酸化・還元nodaiweb.university.jp/chemistry/files/gen_chemistry-9.pdf 原子の酸化数...
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第9回
酸化・還元
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☆酸化還元が意味すること１）燃焼
2Cu + O2 → 2CuO
２）酸素の移動
CuO + H2 → Cu + H2O
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３）水素の移動Cl2 + H2 → 2HCl
４）電子の授受2H+ + 2e- → H2
4OH- → O2 + 2H2O + 4e-
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５）酸化数の変化
酸化数が増える→
酸化数が減る →
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☆原子の酸化数１）単体は０とする
２）イオンの酸化数はイオンの電荷
３） 電気的に中性な分子では酸化数の総和は０とする
a) 水素(proton)は＋１とするb) 酸素はー２とする
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例外
１）2Na + H2 → 2NaH( ) (0) ( )(-1)
Naは酸化数が増えているが、水素と化合している。
H- → hydride (-1)
2) H2O2H → +1、O → -1
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☆酸化還元反応
◎酸化されるものあれば、還元されるものあり
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☆バランスを取ってみよう！NaOCl + Na3AsO3 → NaCl + Na3AsO4
(+1)(-2)( )NaOCl + Na3AsO3 →
NaCl + Na3AsO4
(+1)( )(-2)
(+1)( ) (+1)( )(-2)( )
( )
NaOCl + Na3AsO3→ NaCl + Na3AsO4
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K2Cr2O7 + H2C2O4 + H2SO4 →
Cr2(SO4)3 + CO2 + K2SO4 + H2O
( )
( ) ( )
( ) ( )
K2Cr2O7 + H2C2O4 + H2SO4 →
Cr2(SO4)3 + CO2 + K2SO4 + H2O
残りは？→ 酸化数が変わっていないイオンに着目
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K2Cr2O7 + H2C2O4 + H2SO4 →
Cr2(SO4)3 + CO2 + K2SO4 + H2O
K2Cr2O7 + H2C2O4 + H2SO4 →
Cr2(SO4)3 + CO2 + K2SO4 + H2O
残りのH, Oの数を考えれば、
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☆酸化還元滴定
CODの測定等→環境学実験にて
価数： 酸化(還元)剤１分子(イオン)が受け入れ(与え)ることが出来る電子の数
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☆酸化剤と還元剤の強さ
○電池18世紀終わり頃、Galvani
解剖したカエルの足が起電機のそばで痙攣（けいれん）
生物体は
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Volta○Galvaniの実験を追試 (1799)
接触している 電気が生じている
○亜鉛版と銅板で舌を挟むと変な味がする
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Voltaの電堆（電池）
◎
◎
二種の金属なら何でもいいのでは？
湿った布でもいいのでは？
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化学反応を電気エネルギーに変換
どんな反応を組み合わせるか？
を”０”として、標準水素電極を用いた起電力の測定により求める。
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標準電極電位が大きい強い
標準電極電位が小さい
強い
大きさ
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○起電力ダニエル電池ではZn → Zn2+ + 2e-
Cu2+ + 2e- → Cu
負極、
正極、
正極 ー 負極
(+0.337) - (-0.763) = +1.10 (V)
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ということは・・・
F2 + 2e- → 2F-
Li → Li+ + 2e-
を組み合わせた電池が最強である
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☆二次電池
○充電して繰り返し使用できる
PbO2+H2SO4+2H++2e- PbSO4+2H2O
Pb+H2SO4 PbSO4+2H++2e-充電
放電
放電
充電
鉛蓄電池
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リチウム電池LiCoO2 Li0.5CoO2 +0.5Li+ +0.5e-
C6 + Li+ + e- LiC6LixCn : 層間化合物
電解液：LiPF6 /
4.2-3.5 V（鉛の二倍）Sony Co. (1990)
危険、Coが高価
O O
O
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☆生活の中の金属の酸化還元
2Fe2O3 +3C → 4Fe + 3CO2鉄鉱石 木炭（コークス）
石炭からつくる
日本では砂鉄（チタン磁鉄鉱）が用いられてきた
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○錆びる
Fe → Fe2+ + 2e-0.5O2 + H2O + 2e- → 2OH-
Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)22Fe(OH)2 + 0.5O2 → Fe2O3 + 2H2O
錆び
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○磁石
FeO + Fe2O3 → Fe3O4マグネタイト
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○ステンレス(stainless)
Fe - Cr - Ni = 74 : 18 : 8Fe - Cr = 83 : 17
磁石にくっつく
なぜ錆びない？