酸化還元反応についての疑問

ＣuＯ＋Ｈ２→Ｃu＋Ｈ２Ｏ・・(1)
２Ｈ２Ｓ＋Ｏ２→２Ｓ＋２Ｈ２Ｏ・・・(2)
２Ｍｇ＋Ｏ２→２ＭgＯ・・・(3)

(1)は酸化銅は酸素を失っているので、還元されている。
水素は酸素を得ているので、酸化されている。
(2)は硫酸は水素原子を失っているので、酸化されいる。
酸素は水素原子を得ているので、還元されいる。
(3)はマグネシウムは電子を失って反応しているので、酸化されている。
酸素は電子を得て反応しているので、還元されている。
このように、３つ書かれていました。
しかし、疑問です。　３は電子でも酸化還元はわかりますが、Ｍｇは酸素を得ているので酸化されている。酸素は酸素を失っているので、還元されているという見方も可能ですよね。
このように、１つの反応式で色々な見方で何が酸化していて何が還元しているか解釈できませんか？？（要するに見方は１つではないですよねということを確認したいのです）

No.7 ベストアンサー 回答者： htms42 回答日時： 2010/01/29 13:09

＃３です。

＃６様の書いておられることは酸化数の考え方を前提としたものです。
ＣｕＯ＋Ｈ２→Ｃｕ＋Ｈ２Ｏ
の反応において
＞水素はこのとき、H^{0}→H^{+}と変化していますね。
ということが言えるためには酸化数の考え方が必要なのです。
もしＨ^{＋}が酸化数ではなくてイオンの価数のことを表しているのであれば「Ｈ２Ｏは共有結合なのになぜイオンの価数が決まるのか」ということになります。

酸化数の考え方を使わないのであれば酸素の移動、水素の移動、電子の移動はどれも十分ではありません。うまく説明できる反応もあればそうでない反応もあります。酸化・還元が同時に起こっているということを示すにはどこか具合の悪いところが出てきます。

逆だろうと思います。
酸化・還元が同時に起こるということははじめから意識されていたことではありません。反応の積み重ねでだんだんと意識されるようになってきたものです。
そうすると酸素の移動、水素の移動、電子の移動のどれもが十分ではないということになり、それに対する解決策として「酸化数」の考えが提出されてきたのです。（これは＃３に書いたことの繰り返しです。）
イオン結合でないものをイオン結合であるかのように扱うというのは酸化数の立場です。酸化数と関係なしに「Ｈ２Ｏはイオン結合です」なんて言えばセンター入試のレベルでアウトです。
酸素の移動、水素の移動は元素についての判断ではありません。化合物についての判断です。「酸化銅が銅に還元された」という表現のはずです。
元素について言うのは電子の移動です。単原子イオンについて言う表現になります。それをさらに多原子イオン、分子にまで当てはめようとしたものが酸化数です。

酸化数を習っていない段階での高校生が酸素の移動、水素の移動、電子の移動の考えで酸化・還元が同時に起こっていることを示すのは難しいことです。私は無理だと考えています。

上の反応を電子の移動で言うと
Ｃｕ^(2+)＋２ｅ^(-)→Ｃｕ
Ｏ^(2-)＋２Ｈ２→２Ｈ２Ｏ＋２ｅ^(-)
ということしかわかりません。
この式からでは電子がどこから出てきたのかがわかるはずがありません。
銅については還元されたということがはっきりいえます。結合している酸素が取れたということでも、電子が入ってきたということでもいえます。相手の変化ははっきりしません。
お示しの反応式
＞2CuO + C → 2Cu + CO2　吹管反応で酸化銅の還元
では酸素の移動の判断ではうまくいきます。
電子の移動では
２Ｏ^(2-)＋Ｃ→ＣＯ２＋２ｅ^(-)
ということしかわかりません。

これ以上進む（元素の酸化状態にまで考えを進める）ためには「酸化数」の考え方が必要なのです。
「酸化数」はこういう目的だけに限定した約束事です。
電気陰性度を手がかりにして電荷を割り振るということをやっています。

この回答への補足

htms42さん回答有難う御座います。
＞イオン結合でないものをイオン結合であるかのように扱うというのは
この説明について言っていると解釈します。
Ｈで判断すると、ＣuＯはＨ２と結びついて、Ｈ２Ｏになり、
Ｈ２はＨ２を失っていると解釈してしまいした。

酸素の移動、水素の移動は元素についての判断ではありません。化合物についての判断です。「酸化銅が銅に還元された」という表現のはずです。

この化合物の判断が何か曖昧な表現と感じて、理解に苦しんでいます。
例えば、銅は酸素と結びついて酸化銅に酸化したといいますよね。
この部分を少し砕いて教えてくれませんか？？

ＣuＯはＨ２と結びついて、この部分をイオン結合のように扱っているとおっしゃる理由を教えて下さい。

すいません。　教えて下さい。

補足日時：2010/02/01 12:46

No.6 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2010/01/29 09:01

＞でもＯはＨとくっついたから還元されたと考える高校生が出てきそうですね。

＞電子の移動では銅の変化しかわかりません
　水素はこのとき、H^{0}→H^{+}と変化していますね。
　これは、2H2 + O2 → 2H2O とまったく同じで、酸化されています。
　(酸素と結びついたと考えても同じ答え)で、電子の移動で水素も分かります。
　水素の代わりにCでも
　　2CuO + C → 2Cu + CO2　吹管反応で酸化銅の還元
　は炭素が酸化されて、銅が還元されています。


＞Ｈ２はＨ２を失っていると解釈してしまいした。
＞この解釈の誤りな点を教えて下さい。
　H2はH2を失って・・・何も残らないけど、そう考えても、水素は酸化されている。
　普通はそうは考えない。

★繰り返しますが
　酸化反応、還元反応ではなく、「酸化還元反応」で必ず、必ず同時に起きる。
　すなわち^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
　・酸化されるものがあるときは、必ず還元されるものがある。
　・相手を酸化するものは酸化剤であって、自らは還元されている。(A)
　　相手を還元するものは還元剤であって、自らは酸化されている。(B)

　なら、
(1)において、水素は
　「相手を還元するものは還元剤であって、自らは酸化されている。」(B)
(3)において、酸素は　　　　　　　　　　　　　　　^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
　「相手を酸化するものは酸化剤であって、自らは還元されている。」(A)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

＞要するに見方は１つではないですよね
　ではなくて、もう一度繰り返せば
　「酸化と還元は同時に起きる」、一方を見れば、もう一方も存在する。

　酸化還元反応で見方はひとつではないですね・・というときは
・酸素のやり取り
・水素のやり取り
・電子のやり取り
　どの見方をしても同じ結果がでるはず・・という意味で使う
　

No.5 回答者： Tacosan 回答日時： 2010/01/26 11:17

「見方」は 1つじゃないけどどの見方でも結論は同じなのでどの見方をしてもいい... というか, 同じじゃないと困る.

No.4 回答者： rad-cost 回答日時： 2010/01/26 10:08

酸化還元の判断は電子のやり取りです。

しかしそれではわからない人がいるんで、酸素がどうのこうのという説明を付け加えているだけです。
電子のやり取りが理解できるのであれば酸素や水素の話は不要です。

No.3 回答者： htms42 回答日時： 2010/01/26 09:46

＃２です。

＃２での説明は十分でなかったように思います。
書き直します。

酸化・還元は酸素の移動、水素の移動、電子の移動、酸化数による表現の４つがあります。
どれを使っても判断は同じになるはずです。
でも反応によって使いやすい判断と使いにくい判断があります。

酸化・還元はワンセットだとされています。でもこういう見方は新しいものです。同時に起こる変化というよりは逆向きの変化という捕らえ方がもともとです。1つの反応の中で酸化と還元が同時に起こっているという判断ができるようになるのはずっと後のことでしょう。理論的な準備が整わないとできないことです。
（「酸化（ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）」ということばはラボアジェがつくったものですが意味が異なります。現在使われているような意味になったのはずっと後のことです。「還元」という言葉はラボアジェの時代よりも前からある言葉です。金属の精錬に絡んで使われていたものです。）

（１）ＣｕＯ＋Ｈ２→Ｃｕ＋Ｈ２Ｏ
　　この式にはＨとＯが入っています。
　　Ｏの移動で考えると酸化と還元が同時に起こっているという説明ができます。でもＯはＨとくっついたから還元されたと考える高校生が出てきそうですね。
電子の移動では銅の変化しかわかりません。
ＣｕＯのなかでＣｕ^(2+)の相手のイオンだったＯ^(-)がＯ２に戻っているとわかりやすいのですがＨ２Ｏになっていますので説明に困るのです。

（２）２Ｈ２Ｓ＋Ｏ２→２Ｓ＋Ｈ２Ｏ
　　　これもＯとＨが入っています。
　　　今度はＨの移動で考えると酸化と還元が同時に起こっていることが説明できます。でもＨはＯと結びついたから・・・と考える高校生が出てきそうです。
　　　電子で考えるのは無理やりということです。イオンはどこにもありません。すべて共有結合での結合の組み換えです。　　

（３）２Ｍｇ＋Ｏ２→２ＭｇＯ
　　Ｍｇは酸素と結びついています。Ｍｇは酸化されています。
　　でも酸素の変化はわかりません。くっついている酸素が離れたという物質が見当たりません。酸素のやり取りでの判断では酸化しかわかりません。酸素も変化していることは確かですが酸化の逆の変化をしているという判断は出てこないのです。
　　電子のやり取りでの判断は、イオンでないものがイオンになったという変化がＭｇとＯの両方で起こっていますのでやりやすいです。でも電子のやり取りの判断は新しいものです。

どの考え方でも万能ではないのです。

どこに目をつけるのがいいのかがわからない
酸化、還元の片方しかわからない
当てはめようがない、
・・・
いろいろ不具合があります。

その解決法として考え出された判断基準が酸化数です。
・どの判断基準とも整合性を持っているように決めています。
・それまでの判断基準を適用する際のあいまいさを解消しています。
・そのかわり、酸化数の決め方という約束を必要としています。
・イオン結合でないものをイオン結合であるかのように考えて電荷を割り振るという手順が新たな誤解を生じる可能性があります。
（硫酸の中のＳの酸化数は＋６です。ときどき６価のイオンＳ^(6+)が存在すると考えているような文章を見ることがあります。酸化数を実在するイオンの価数と同じであると考えているようです。イオン結合をしていなければ酸化数に対応する価数のイオンは存在しません。）
　　

この回答への補足

htms42さん何時も詳しい解説で助かります。
＞ＣｕＯ＋Ｈ２→Ｃｕ＋Ｈ２Ｏ
　　この式にはＨとＯが入っています。
　　Ｏの移動で考えると酸化と還元が同時に起こっているという説明ができます。でもＯはＨとくっついたから還元されたと考える高校生が出てきそうですね。
電子の移動では銅の変化しかわかりません

Ｈで判断すると、ＣuＯはＨ２と結びついて、Ｈ２Ｏになり、
Ｈ２はＨ２を失っていると解釈してしまいした。
この解釈の誤りな点を教えて下さい。
電子の移動で判断する方法がいまいちわかりません。
単体と単体の化合なら容易ですが、化合物の時って電子のやり取りわかりますか？？

教えて下さい

補足日時：2010/01/29 06:12

No.2 回答者： htms42 回答日時： 2010/01/25 22:21

＞このように、１つの反応式で色々な見方で何が酸化していて何が還元しているか解釈できませんか？？（要するに見方は１つではないですよねということを確認したいのです）

何で見るかによって酸化であるか、還元であるかが変われば困るでしょう。
同じ内容だからこそ酸素のやり取りが起こっていなくても水素のやりとるが起こっていれば酸化・還元反応であるということがわかるのです。
電子のやり取りで考えるのがわかりやすいものもあればそうでないものもあります。

（１）で言うと酸素のやり取りでの判断はわかりやすいです。
ＣｕからＨ２に移っています。酸化銅は還元されて水素は酸化されたということがわかります。これを電子の移動であらわすと少しはっきりしません。
　Ｃｕ^(2+)＋2ｅ^(-)→Ｃｕ　はわかります。
この電子はどこから来たのでしょう
ＣｕＯのなかでＣｕ^(2+)の相手であったイオンはＯ^(2-)です。でもこのイオンがＯ２になったわけではありません。酸化されたのは水素だという上での判断と一致するようにするにはどこに目をつけたらいいのでしょうか。酸化数という量はこういう判断のために考え出されたものだということもできます。

（３）は酸素のやり取りでも電子のやり取りでも判断はやさしいです。

Ｈ２Ｓは硫酸ではありません。硫化水素、または硫化水素酸です。
硫酸はＨ２ＳＯ４です。

No.1 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2010/01/25 21:46

＞このように、１つの反応式で色々な見方で何が酸化していて何が還元しているか解釈できませんか？？

　そもそも、最も重要なところを聞き漏らしたか、忘れている。

　酸化反応、還元反応ではなく、「酸化還元反応」で必ず、ふたつは同時に起きる。そのことは酸化剤還元剤の項で叩き込まれたはず。
ＣuＯ＋Ｈ２→Ｃu＋Ｈ２Ｏ
　もっとも古い伝統の酸化・還元の定義
　　酸素と結びつく事を酸化という。酸素と離されるとき還元
　　水素は酸素と結びつき酸化されている(還元剤)
　　銅は酸素と離れる、還元されている(酸化剤)
　　酸素は変化していない

２Ｈ２Ｓ＋Ｏ２→２Ｓ＋２Ｈ２Ｏ
　　硫黄は左右で価数が変わっている。
　　　硫黄は電子を失って酸化されている。(還元剤)
　　　水素は変化してない。
　　　酸素は電子を受け取って還元されている。(酸化剤)

２Ｍｇ＋Ｏ２→２ＭgＯ
　　マグネシウムは電子を失って(酸素と結びつき)酸化されている。
　　酸素は電子を貰って還元されている(酸化剤)

基本的には酸素、ついで水素、そして電子の順番で決めていきます。
【参考サイト】
酸化還元反応 - Wikipedia
　 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%85%B8%E5%8C%96% …