主な違い – 還元剤 vs 酸化剤
還元剤とは
1. 還元剤の酸化反応
酸化剤とは

主な違い – 還元剤 vs 酸化剤

還元剤と酸化剤は、酸化還元反応に関与する化学化合物です。

これらの化合物は、酸化還元反応の反応物です。

還元剤と酸化剤の主な違いは、還元剤は電子を失って酸化されるのに対し、酸化剤は電子を獲得して還元されることである。

還元剤とは

還元剤とは、電子の一部を失うことで酸化される物質のことです。

原子の電荷は、原子核の正電荷と電子の負電荷のバランスに依存しているため、電子を失うと、還元剤が正電荷を帯びることになります。

したがって、電子を失った後、対応する原子核の正の電荷と釣り合うだけの負の電荷がありません。

したがって、正の電荷が残ります。

この電荷を原子の酸化状態と呼びます。

還元剤には、同じ元素を含む物質と異なる元素を含む物質があります。

還元剤となるためには、複数の元素からなる化合物のうち、少なくとも1つは酸化状態の低い元素を持ち、この元素が酸化して電子を失い、酸化状態の高い元素になることが必要です。

例えば、SO32-は還元剤として働くことができる。

そこでは硫黄原子は+4酸化状態にある。

硫黄が保持できる最も高い酸化数は+6なので、+4状態の硫黄は+6酸化状態に酸化されることがあります。

酸化還元反応では、その系で起こる半分の反応から全体の反応が得られます。

この2つの半反応とは、酸化反応と還元反応です。

酸化反応は常に還元剤の酸化を表す。

有機化学では、還元剤であるRed-Alや還元性アルミニウム化合物がよく使われます。

下図は、この化合物によって還元される官能基を示したものです。

図1：Red-Alの反応。

還元剤の酸化反応

還元剤が受ける反応には次のようなものがあります。

ゼロ酸化状態からプラス酸化状態に酸化される。

リチウム（Li）は電子を失いやすいので強い還元剤となり、酸化状態が＋1になる。

半反応は次のようになる。

Li → Li+1 + e- となる。

正の酸化状態からより高い正の酸化状態へ酸化される。

H2C2O4は還元剤としても優れている。

C原子の酸化状態は+3です。

C原子が持つことのできる最も高い酸化状態は+4です。

したがって、CO2に酸化することができます。

H2C2O4 → 2CO2 + 2H+ + 2e- です。

負の酸化状態のゼロ酸化状態への酸化

酸化物中のO2-からO2が生成されることがあります。

例えば、Ag2Oは酸化されてAgとO2になる。

2Ag2O → 4Ag + O2

負の酸化状態から正の酸化状態への酸化反応

H2Sが酸化されてH2SO4になると、硫黄の酸化数が-2から+6に変化する。

S2- + 4H2O → SO42- + 8H+ + 8e-となる。

酸化剤とは

酸化剤とは、電子を得ることで還元できる物質のことである。

したがって、酸化還元反応における電子の受け手、あるいは受け皿と呼ばれる。

酸化剤が受ける反応として、還元反応の半反応があります。

外から電子を得ると、原子核で中和しきれない負の電荷が多くなる。

そのため、原子は負の電荷を得る。

しかし、正電荷を持つ原子でこの還元が起こると、より低い正電荷か中性電荷を得ることができる。

そこでは、アルデヒド炭素の酸化数（I）がカルボキシル炭素原子の（III）に酸化される。

酸化剤では、還元により原子の酸化状態が低下する。

例えば、正の電荷を持つ原子（Na+など）があると、還元されて酸化状態がゼロになる（Na+がNaになる）ことがあります。

同様に、電荷がゼロの原子や分子（O2など）は、マイナスの電荷に還元される（O2が2O2-になる）ことがあります。

酸化剤の還元反応

酸化剤の還元は、主に次のような方法で行われる。

ゼロ酸化状態からマイナス酸化状態への還元性

酸素（O2）やオゾン（O3）は、酸化剤として働くことができます。

これらはO2-に還元されます。

この還元型は、H2OやCO2中のO2-など、さまざまな形で含まれる可能性があります。

O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

正電荷をより低い正電荷に還元すること

MnO4-のマンガン（Mn）は、Mn+2またはMnO2（Mn+4）に還元されることがあります。

MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn+2 + 4H2O

正の酸化状態からゼロの酸化状態への還元

HF（Fの酸化状態が-1）は、F2（Fの酸化状態がゼロ）に還元できる。

2 HF → F2 + H2

2F- → F2 + 2e- （Fのゼロ酸化状態

正の酸化状態から負の酸化状態に還元される。