酸化還元反応では、反応種間で電子の移動が発生します。 電子の移動は、酸化数（または酸化状態）と呼ばれる仮説上の数値で表されます。 これは、一連のルールを用いて割り当てられた原子または元素の有効な電荷を表します。
酸化数（酸化状態）
イオン化合物の場合、反応種間で伝達される電子の数に基づいて酸化数が割り当てられます。 たとえば、塩化カルシウム (CaCl2) の形成では、カルシウムは 2 つの価電子を失い、 2 つの塩素原子はそれぞれ 1 つずつ電子を得ます。 CaCl2 では、カルシウムの酸化状態は +2 で、各塩素の酸化状態は -1 です。
共有結合化合物の場合、電子は得たり失ったりはせず、原子間で共有されます。 電子の引力が大きい原子は、共有されたペアをより強く引きつけます。 共有結合化合物を含む反応は、酸化数の概念を適用して電子の動きを追跡することで酸化還元として識別されます。 酸化状態は酸化還元反応で酸化されたり還元されたりする種の特定を容易にします。
酸化数の割り当て規則
酸化数は、正、負、またはゼロです。 これらは、次のルールに基づいて割り当てられます。
- すべての自由な元素は、酸化数がゼロです。元素には単原子、二原子、多原子があります。
- 化合物では、1A族の元素（すべてのアルカリ金属）の酸化数は +1 、2A族 の元素（すべてのアルカリ土類金属）の酸化数は +2 です。
- ハロゲンは通常− 1 の酸化数ですが、酸素を有する化合物では、正の酸化状態を持ちます。
フッ素は最も負の電荷を有する元素です。 すべての化合物に− 1 の酸化状態があります。 - 単原子イオンの場合、酸化数はイオンの電荷と同じです。
- 酸素は、酸化番号が− 1 である過酸化物を除き、常に− 2 の酸化数を持ちます。
- 水素の酸化状態は、非金属では +1 、金属では -1です 。
- 中性化合物の酸化数の合計はゼロですが、多原子イオンの場合はイオンの電荷と等しくなります。
このテキストは 、 Openstax, Chemistry 2e, Section 4.2: 化学反応の分類に基づいています。
章から 4:
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4.1 : 反応量論
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4.3 : 反応収量
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4.4 : 溶体の一般的な性質
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4.5 : 溶液の濃度と希釈
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4.6 : 電解液及び非電解液
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4.7 : イオン化合物の溶解性
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4.8 : 水溶液中の化学反応
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4.9 : 沈殿反応
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4.10 : 酸化-還元反応
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4.12 : 酸、塩基、中和反応
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4.13 : 合成及び分解反応
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