２００５年５月１２日（木）　05ko2-06　酸化剤と還元剤
　今日は，酸化剤と還元剤について勉強することにします。酸化作用を有する物質を酸化剤といいます。一般に，相手の物質に酸素を与えるか，水素を奪うか，電子を奪うものです。したがって，酸化剤自身は還元されることになります。
逆に，還元を起こさせることのできる物質を還元剤といいます。相手の物質から酸素を奪うか，水素を与えるか，電子を与えるものです。したがって，還元剤自身は酸化されることになります。日本語は難しいですね。注意してください。
　今日の学習内容は，次の通りです。
（１）酸化剤と還元剤
（２）過酸化水素とヨウ化カリウムの反応
（３）過マンガン酸カリウムとシュウ酸の反応
（４）過マンガン酸カリウムと過酸化水素の反応
　それでは，酸化剤と還元剤の定義からはじめましょう。酸化剤と還元剤との間で電子のやりとりを行います。
　　

５　酸化剤と還元剤
（１）酸化剤と還元剤
　他の物質を酸化することができる物質（ｅ−を奪う）→酸化剤
　他の物質を還元することができる物質（ｅ−を与える）→還元剤

　　　　　　　　　　　酸化された（ｅ−を失った，酸化数増加）
　　　　　　　　 　　　　＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
　　　　　　　　　　　　｜　　　　　　　　　　　　　　　 　　　↓
　　　酸化剤　＋　還元剤　→　還元生成物　＋　酸化生成物
　　　　｜　　　　　　　　　　　　　　 　↑
 　　　　￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣
　　　還元された（ｅ−を得た，酸化数減少）

　　
　それでは，具体的に酸化剤と還元剤を使って，酸化還元反応を考えてみましょう。
　まず，過酸化水素とヨウ化カリウムの反応です。ヨウ化カリウム水溶液に硫酸を加え，さらに過酸化水素水を加えると，溶液が無色から赤褐色に変化し，デンプン溶液を加えると，ヨウ素デンプン反応がみられます。このことより，ヨウ化物イオンは酸化されてヨウ素分子になったと考えられますね。ヨウ化物イオンを酸化したのは，過酸化水素です。
　　　　
　次に，過酸化水素が酸化剤としてはたらく反応の半反応式と，ヨウ化物イオンが還元剤としてはたらく反応の半反応式から，化学反応式をつくってみましょう。それぞれの半反応式をたすと，電子ｅ−が消えて，イオン反応式ができます。イオン反応式の両辺に，硫酸イオン，カリウムイオンを加えると，化学反応式になります。
　最後に酸化数の増減を確認しましょう。過酸化水素の酸素原子の酸化数は−１ですね。これが水の酸素原子になるわけですから，酸化数は−１から−２に減少しています。すなわち，還元されていることになります。一方，ヨウ化カリウムのヨウ素原子の酸化数は−１です。これが，ヨウ素分子になるわけですから，酸化数は−１から０に増加しています。すなわち，酸化されたことになります。

（２）過酸化水素とヨウ化カリウムの反応　
　Ｈ２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→２Ｈ２Ｏ　…(１)
　２Ｉ−→Ｉ２＋２ｅ−　…(２)
　(１)＋(２)より
　Ｈ２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２Ｉ−→２Ｈ２Ｏ＋Ｉ２
　Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２ＳＯ４＋２ＫＩ→２Ｈ２Ｏ＋Ｉ２＋Ｋ２ＳＯ４　
　酸素原子の酸化数；−１→−２（酸化数減少，還元された，酸化剤として働いた）　
　硫黄原子の酸化数；−１→０（酸化数増加，酸化された，還元剤として働いた）
　次に硫酸酸性の過マンガン酸カリウム水溶液にシュウ酸を加えたときは，過マンガン酸イオンの赤紫色が消えます。マンガン（ＩＩ）イオンになるからです。マンガン（ＩＩ）イオンは淡赤色ですが，うすいと無色に見えるのです。　
　　
　次に，半反応式から化学反応式をつくってみましょう。それぞれの半反応式の電子ｅ−の係数をそろえます。そして，両辺をたすと電子ｅ−が消えます。次に，両辺にカリウムイオン，硫酸イオンを加えると，化学反応式になります。
　最後に，酸化数の増減について考えてみましょう。過マンガン酸カリウムのマンガン原子の酸化数は＋７であり，硫酸マンガンのマンガン原子の酸化数は＋２です。したがって，酸化数は減少しています。還元されていますね。一方，シュウ酸の炭素原子の酸化数は＋３であり，二酸化炭素の炭素原子の酸化数は＋４です。したがって，酸化数は増加していますから，酸化されていることになります。　

（３）過マンガン酸カリウムとシュウ酸の反応
　ＭｎＯ４−＋８Ｈ＋＋５ｅ−→Ｍｎ２＋＋４Ｈ２Ｏ　…(１)
　（ＣＯＯＨ）２→２ＣＯ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−　…(２)
　(１)×２＋(２)×５より
　２ＭｎＯ４−＋６Ｈ＋＋５（ＣＯＯＨ）２→２Ｍｎ２＋＋８Ｈ２Ｏ＋１０ＣＯ２
　２ＫＭｎＯ４＋３Ｈ２ＳＯ４＋５（ＣＯＯＨ）２→２ＭｎＳＯ４＋８Ｈ２Ｏ＋１０ＣＯ２＋Ｋ２ＳＯ４
　マンガン原子の酸化数；＋７→＋２（酸化数減少，還元された，酸化剤として働いた　
　炭素原子の酸化数；＋３→＋４（酸化数増加，酸化された，還元剤として働いた）
　いままでの例では，過マンガン酸カリウムも過酸化水素も，ともに酸化剤としてはたらいていました。ところが，硫酸酸性過マンガン酸カリウム水溶液に過酸化水素水を加えると，赤紫色が消えます。これは，明らかに，過マンガン酸イオンがマンガン（II）イオンに変化したことを意味します。ということは，過酸化水素は還元剤としてはたらいたのでしょうか。
　　　
　過酸化水素が還元剤としてはたらくと，酸素を発生します。この半反応式と過マンガン酸イオンが酸化剤としてはたらくときの半反応式から，化学反応式をつくってみましょう。
　最後に，酸化数の増減について考えましょう。過マンガン酸カリウムのマンガン原子の酸化数は＋７で，硫酸マンガンのマンガン原子は＋２です。還元されていますね。一方，過酸化水素の酸素原子の酸化数は−１であり，これが単体の酸素になったと考えると０ですね。したがって，酸化数は増加したことになり，酸化されています。すなわち，還元剤としたはたらいたことになります。

（４）過マンガン酸カリウムと過酸化水素の反応　
　ＭｎＯ４−＋８Ｈ＋＋５ｅ−→Ｍｎ２＋＋４Ｈ２Ｏ　…(１)
　Ｈ２Ｏ２→２Ｈ＋＋Ｏ２＋２ｅ−　…(２)
　(１)×２＋(２)×５より
　２ＭｎＯ４−＋６Ｈ＋＋５Ｈ２Ｏ２→２Ｍｎ２＋＋８Ｈ２Ｏ＋５Ｏ２
　２ＫＭｎＯ４＋３Ｈ２ＳＯ４＋５Ｈ２Ｏ２→２ＭｎＳＯ４＋Ｋ２ＳＯ４＋８Ｈ２Ｏ＋５Ｏ２
　マンガン原子の酸化数；＋７→＋２，酸化数減少，還元された，酸化剤として働いた　
　酸素原子の酸化数；−１→０，酸化数増加，酸化された，還元剤として働いた
　以上のように，酸化剤や還元剤とは絶対的なものではなく，相対的なものであることに気を付けてください。高校化学のレベルでは，酸化剤と還元剤の両方に関係する物質は，過酸化水素と二酸化硫黄です。ただし，ハロゲンの単体どうしの酸化力の強さの関係から，両方の立場を取ることもあります。ハロゲンの単体の酸化剤としての強さは，Ｆ２＞Ｃｌ２＞Ｂｒ２＞Ｉ２です。少しややこしいですが，がんばってください。
　それでは，今日の学習内容を確認しましょう。
１．電子を与え，相手の物資を還元する物質を何といいますか？
２．電子を奪い，相手の物質を酸化する物質を何といいますか？
３．ハロゲンの単体の中で，最も強く酸化剤として働くのはなにですか？
４．過マンガン酸カリウムと過酸化水素の反応では，どちらが酸化剤としてはたらきますか？
５．硫酸鉄（ＩＩ）ＦｅＳＯ４と塩素Ｃｌ２の反応を，イオン反応式で表しなさい。
６．硫化水素Ｈ２Ｓと二酸化硫黄ＳＯ２の各反応を，イオン反応式で表しなさい。

答
１．還元剤
２．酸化剤
３．フッ素
４．過マンガン酸カリウム
５．２Ｆｅ２＋→２Ｆｅ３＋＋２ｅ−…（１）
Ｃｌ２＋２ｅ−→２Ｃｌ−…（２）
（１）＋（２）より，２Ｆｅ２＋＋Ｃｌ２→２Ｆｅ３＋＋２Ｃｌ−
６．２Ｈ２Ｓ→２Ｓ＋４Ｈ＋＋４ｅ−…（１）
ＳＯ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→Ｓ＋２Ｈ２Ｏ…（２）
（１）＋（２）より，２Ｈ２Ｓ＋ＳＯ２→３Ｓ＋２Ｈ２Ｏ