H2O2の酸化数はHが+1.Oが−1となるようですが、Hを+2.Oを−2としないのはなぜですか？

H2O2の酸化数はHが+1.Oが−1となるようですが、Hを+2.Oを−2としないのはなぜですか？

No.5 回答者： windwald 回答日時： 2022/02/28 22:17

酸化数とは、ある1個の原子がどのくらい酸化されているか、を表す数値です。

そして「酸化される」とは「電子を失うこと」ですので、酸化数は中性原子の状態から電子を何個失ったか、と言い換えることができます。

ですので、単原子イオンの場合は簡単ですね。
ナトリウムイオンNa^+はナトリウムNa原子が電子を1個失った状態ですから、ナトリウムイオン中のナトリウム原子の酸化数は+1。酸化物イオンO^2-は酸素O原子が電子を2個得た状態ですから、酸化物イオン中の酸素原子の酸化数は-2です。

困るのは、どちらが電子を得たのか、失ったのかはっきりしない共有結合をしている分子性物質です。塩化水素分子H-Clでは、水素原子と塩素原子が不対電子を1個ずつ出し合い、両原子で共有している状態です。
そこで、これをはっきりさせるために「電気陰性度」を基準に、どちらの原子が電子を奪ったのか判断します。
「電気陰性度」とは、原子が共有電子対を引きつける力の度合いのことです。
水素と塩素では塩素のほうが電気陰性度が大きいので、共有電子対は塩素原子の総取りとして判断します。すると水素は提供した不対電子1個を失ったことになるので酸化数が+1、塩素原子は水素の提供する不対電子を1個得たことになるので酸化数が-1となります。

同じことを水分子でも考えてみます。水分子はH-O-Hのように結合しています。そして水素と酸素では酸素のほうが電気陰性度が大きい元素です。
ですので1カ所のO-Hについて、水素は電子を1個失い、酸素は電子を1個得ます。よって水素原子の酸化数は+1、酸素原子は2つの水素原子からそれぞれ電子1個ずつ合計2個を得ているので酸素原子の酸化数は-2となります。

では二酸化炭素分子ではどうでしょうか。二酸化炭素分子はO=C=Oのように結合しています。炭素原子と酸素原子は不対電子を2個ずつ出し合い二重結合をしています。1カ所のC=Oについて、電気陰性度の差より酸素が共有電子対を総取りと考えます。酸素原子は炭素原子の出した2個の不対電子を得ますから酸化数が-2。炭素原子は2つの酸素原子にそれぞれ2個の電子を奪われますから酸化数が+4となります。

このように、酸素はフッ素を除くどの原子よりも電気陰性度が大きいので、化合物中の酸素原子の酸化数は-2、水素は主な非金属元素より電気陰性度が小さいので、化合物中の水素原子の酸化数は+1だ、ということができます。

さて、同じ元素の二原子分子を考えてみましょう。
例えば水素分子H2。これは2この水素原子が不対電子を1個ずつ出し合い、H-Hと結合しています。ですが、2個の水素原子はどちらの電気陰性度が同じで、共有電子対の引っ張り合いは完全な引き分けとなります。引き分けですから、どちらの水素原子も電子を奪えず失いもしていません。ですから水素分子H2中の水素原子は2つとも酸化数が0といえるのです。

これでようやく本題の過酸化水素にたどり着きました。
過酸化水素分子はH-O-O-Hの構造を持ちます。
O-H結合では酸素原子が水素原子から電子を1つ奪いますが、O-O結合では引き分けです。ですので、水素原子の酸化数は+1、酸素原子の酸化数は-1なのです。

電気陰性度から考えることで、NaHのHの酸化数や、OF2のOの酸化数、BrCl中のBrの酸化数なども例外とせず算出できるのです。

No.4 回答者： Tacosan 回答日時： 2022/02/28 18:50

「酸化数」自体が便宜的なものではある.

とはいえ, 「酸化数」の意味を考えたときにどうやって「H を +2」とするのかが問題になるし構造的に O-O 結合を持つのだから「O が -1」というのは合理的といえる.

No.3 回答者： Zincer 回答日時： 2022/02/28 10:29

酸化還元反応の量的な関係より、酸素原子２個でー２となっていると考えられます。

酸化剤と還元剤
http://www.osaka-kyoiku.ac.jp/~hiroakio/2008/08k …

また、水素原子は陽子１個（と中性子を含む場合有）と電子１個から構成されており、＋２の酸化数になるためには電子１個を失うだけではなれません。
以上の結果より、酸素原子が例外的にー１の状態になっていると考えられます。

No.2 回答者： そうし77 回答日時： 2022/02/28 09:05

Hの酸化数は元々＋1でOの酸化数が元々－2だからでは？

この回答へのお礼

なぜOを基準にしないんですか？

お礼日時：2022/02/28 09:55

No.1 回答者： アルパチーノ 回答日時： 2022/02/28 08:34

−2じゃないから−2じゃないから