化学で中学までは、酸化は酸素と化合することで、還元は酸素が取り除かれることだと習ってきました。ですが

化学で中学までは、酸化は酸素と化合することで、還元は酸素が取り除かれることだと習ってきました。ですが、高校に入って、酸化は水素が失われることだとか電子が失われることとか、酸化数がどうたらこうたらってわ
けわかりません。

酸化の定義はどこに行ったんでしょうか？還元の定義はどうなったんでしょうか？あと酸化数とは何か簡単に説明してほしいです。

No.1 回答者： windwald 回答日時： 2017/11/10 22:17

酸化や還元の定義はご自身でそこに書いてますよ。

「酸化される」とは、物質が(1)酸素と化合すること、(2)水素原子を失うこと、(3)電子を失うこと、(4)物質中の原子の酸化数が増加すること、これが定義です。
還元されるのはそれぞれ逆ですね。

では、酸化銅(II)CuOに高温の水素H2を当ててやると化学反応が起き、単体の銅Cuと水H2Oになります(例A)
このとき、H2は酸素と化合したので酸化され、CuOは酸素が奪われたので還元されています(定義1)。
このように、酸化と還元は必ず同時に起きます。CuOは、H2と反応することによって還元されたのを覚えて置いてください。

次に、H2と酸素O2が反応してH2Oができる反応では、
H2は酸化されています。ではO2はどうでしょうか。酸化と還元はかならず同時に起きているはずですから、
O2は還元されているはずです。しかし、酸素との化合だけを酸化還元の定義にしていると、O2が還元されたと言えなくなってしまいます。
ここで例Aの反応を思い出しましょう。例Aでは水素と反応することによって還元されています。
よって、酸化還元の定義に、定義2「水素原子を得た＝還元された＆水素原子を失った＝酸化された」を追加したのです。

３つめに行きましょう。
マグネシウムの単体Mgが空気中で燃焼して酸化マグネシウムMgOになったとき、酸素と化合したので「Mgは酸化された」と言います(例B)。
では、Mgが塩素Cl2と直接反応し、塩化マグネシウムMgCl2になったとき(例C)は、Mgに何が起こったのでしょうか。

高校で、金属と非金属の化合物はイオン結合でできていると習ったと思います。
酸化マグネシウムも塩化マグネシウムもこれに該当し、それぞれ、Mg^2+とO^2-、Mg^2+とCl^-からできています。
とすると、先ほどの例Bも例Cも、Mgは電子を失ってMg^2+になったことは全くかわりがありません。
しかもだれが電子を奪っていったかなんていうのは、マグネシウムのこの変化には全く無意味な話です。
そこで、定義3を追加します。「電子が奪われた＝酸化された＆電子をもらった＝還元された」

このように定義を広げた酸化・還元ですが、定義3は無機化合物には割と適用しやすいのに、有機化合物には適用しにくいと言う問題点がありました。
そこで、定義1～3をひとまとめにした統一的な定義が必要とされ、定義4がつくられました。
それが酸化数の増減です。

まあ、一言で言うと、酸素原子のやりとりだけを考える酸化・還元は幼稚なんですよ。

No.2 回答者： むらさめ 回答日時： 2017/11/11 00:32

酸化還元の定義は歴史的にも最初は酸素と化合することや酸素が取り除かれることでした。

ですがもう少し深い知見が得られていくと電子の授受により定義したほうが都合が良いことが判り、
”酸化とは対象物質から電子が奪われること、還元とは対象物質が電子を取り戻すこと”、　が酸化還元の定義になりました。

酸化数とは対象物質の電子密度を簡易的に表す為に、米国化学者のラティマーが1939年に提唱した考え方で、
酸化数が大きくなるほど電子が不足した酸化状態にあること、逆に小さくなるほど電子が多い還元状態を示すものです。

Wikiからの引用ですが酸化数の計算は以下のように定義されています。
1.単体原子の酸化数は0。
2.単原子イオンの場合、そのイオン価がそのまま酸化数となる。
　イオン価の分だけ電子を失っている、あるいは得ているからである。
3.電気的に中性の化合物においては、構成物質の酸化数の総和は0である。
4.化合物の中の水素原子の酸化数は+I、酸素原子の酸化数は−IIとする（金属元素の水素化化合物のH原子の酸化数は−I、過酸化物中のO原子の酸化数は−Iである）。
5.多原子分子・多原子イオン中の原子の場合には、ある原子の酸化数は［その原子の持つ電荷］+［その原子よりも電気陰性度が大きい原子との結合数］ - ［その原子よりも電気陰性度が小さい原子との結合数］である。
　電気陰性度が高い原子と結合している場合には結合相手に電子を奪われていると考え、電気陰性度の低い原子と結合している場合には結合相手より電子を得ていると考えるからである。
　ある多原子分子・多原子イオンを構成しているすべての原子の酸化数の和は、その多原子分子・多原子イオンの持つイオン価と等しい。

5番あたりのものは実感が湧きにくいのですが、酸素がない化合物の酸化数を考えたり、全原子の中で一番電気陰性度の高いフッ素と酸素の酸化物の酸化数を考えるときに出てきたりしますね。
H2SはSが-Ⅰ酸化数を持つことや、OF2はOが+Ⅱの酸化数を持ち酸素がフッ素に酸化されていることが簡便に判るために、酸化数が利用されています。
実際はもっと複雑だったりもするのですが…。

No.3 回答者： doc_somday 回答日時： 2017/11/11 14:26

＞化学で中学までは、酸化は酸素と化合することで、還元は酸素が取り除かれることだと習ってきました

アホな餓鬼にまともな内容を教えても無意味だから。つまりあなたの様な人に教える意味が無いと言うこと。