酸塩基反応と酸化還元反応の関係、酸か塩基かということと酸化剤か還元剤かということとは無関係ですか？

こんにちは。

酸塩基反応を陽子のやり取り、酸化還元反応を電子のやり取りと考えれば、酸塩基反応と酸化還元反応には何らかの関係があるような気がしないでもないのですが、二つは無関係なのでしょうか？

SO2やH2Sが還元剤だから酸は還元剤なのかと思いきやH2SO4やHNO3などはバリバリの酸化剤なのでやっぱり関係ないのかなとも思いました。

高校レベルの教科書ですと二つは分けられて考えられていますが、やはり無関係なのでしょうか？

お願いします。

質問者からの補足コメント

• 

  ありがとうございます！！
  
  しかし硫化水素や、二酸化硫黄はどうなるのでしょうか…？
  なぜ酸であって還元剤でもあるのか、何がそうさせているのか、私のこんがらがった頭では理解できないのですが、お聞かせ願えませんか？

  No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2016/03/13 22:37

No.4 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/03/14 00:13

レス有り難うございます、#３です。

私は一応元研究者で、米国留学中に電気化学を叩き込まれてきました。
なぜ電気化学？？？と思われるでしょうが、化学反応を支配するギブスの自由エネルギー変化は
その反応の起電力からネルンストの式を用いることで最も正確に測定できます。
大学レベルの説明になりましたが、この「反応の起電力」は化学反応式の右辺と左辺を比較する事で
容易に求まります。
ご質問の硫化水素や、二酸化硫黄ですが、極めて簡単で反応に関わる「相手」が変わると立場が
変わるのです。過酸化水素も酸化剤・還元剤両方の顔を持っている事は御存知でしょう。
少し専門的に過ぎますが、もし化学を理解したいなら高校レベルの参考書では不足で、
大学の教養の化学とさらに専門課程の膨大な教科書が必要なのです。
なお物理化学が最も難解ですが、それさえ突破出来れば、有機、無機、分析は無視しても良いのです。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

たとえ私の年収が600万円で500万の友達には勝ってると思ったところで、700万円の友達には負けている、といったようなものなのですね！
相対的なのですね！

ありがとうございます！！
有機無機などの区別が無用になる世界というのは興味深いですね！！

お礼日時：2016/03/14 01:09

No.3 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/03/13 20:32

東大でお顔を拝見することが出来た、向山光昭先生は「化学は所詮酸化と還元だ」とおっしゃっていました。

つまり電子を与えたがる奴が塩基で同時に還元剤、電子を欲しがる奴が酸で同時に酸化剤。
滴定などでは見えてきませんが、真空中の電子伝達反応では非常に明確です。

No.2 回答者： hornblende_basalt 回答日時： 2016/03/13 12:38

酸と塩基を定義しようとしていたとき、従来は「酸素を含む化合物が酸性を示す」と考えられていたそうです。

実際、硝酸（HNO3）、硫酸（H2SO4）などは確かに酸素を含みます。しかし、塩酸（HCｌ）を考えると分かるように、酸素を含まずとも酸性を示すものが存在します。

このように物質を構成する元素が分かるようになってくると、液性を決めるのは酸素ではなく、実は水素（水素イオン）であるということが分かってきました。というわけで、「酸塩基反応は陽子のやり取り」という表現を使われたと思います。

一方、化学反応には電子が重要な役割を果たします。特に電子の流れを電流として利用する電池においては、酸化還元反応が大事です。
No.1の方が詳細に例を書いてくれているので省きますが、相手を酸化させるものが「酸化剤」、相手を還元させるものが「還元剤」です。つまり、酸化剤は自身が還元され、還元剤は自身が酸化します。

調べてみて気づきましたが、化学電池開発の歴史と、酸・塩基の定義決定の歴史を比較すると、電池の方が歴史が古いようです。例えば有名なボルタ電池は1800年、ダニエル電池は1836年に開発され、現在の乾電池の原型はルクランシェによって1866年に既に作られているようです。
これに対し、酸と塩基の定義は新しく、高校の教科書で出てくるアレニウスの定義が1884年、ブレンステッド・ローリーの定義は20世紀に入った1923年です。

化学史をちゃんと勉強したことはないのでここからは想像の話ですが、もしかすると電池が実用化され、さらに性能向上を目指す中で電池の仕組みを理解する必要が出てきたのではないでしょうか。その過程で出てきた考え方が酸化・還元反応、そして電池は多くの場合酸性の物質と金属の反応を使っているので、「じゃあ、酸と塩基ってそもそも何なんだ？」という理論分野の整理をする過程で出てきた考え方が酸塩基反応なのかもしれません。
あくまで、想像ですが。

化学史の本などを紐解けば、あるいは両反応の関連が分かるかもしれません。

No.1 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/03/13 10:00

酸と塩基と、その中和反応

酸化剤と還元剤酸化と、その酸化還元反応
　基準が異なるので、直接は関係ありません。

HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻
酸　　塩基　共役酸　共役塩基
H₂O + NH₃ → NH₄⁺ + OH⁻
酸　　塩基　　共役酸　共役塩基

Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe
　　　　Al⁰　酸化　Al³⁺

酸化還元反応も中和反応も相手があってのものです。
★酸化剤であるか塩基であるか、あるいは酸であるか塩基であるかは、その反応で何が起きているかを考えて決定されるもので、その都度、酸であったり塩基であったり、酸化剤であったり還元剤であったりします。
　
「SO2やH2Sが還元剤だから酸は還元剤なのかと思いきやH2SO4やHNO3などはバリバリの酸化剤なので」
　歴史の年号や単語を覚えるように理科を勉強すると、そんなとんでもない疑問を持ってしまう。
★SO₂やH₂Sは酸化剤にも還元剤にもなる。H₂SO₄やHNO₃は知られている中ではS⁶⁺、N⁵⁺は最高の酸化数なので還元剤--すなわち自身が酸化されることはないというだけです。

酸化（還元）とはなにか、酸（塩基）とは何かを正しく理解して、反応ごとに決定しましょう。そのほうが丸暗記より覚えること少ないし、しかも失敗もしない。

　例えば金属ナトリウムを水に入れると
(酸と塩基)
2Na + 2H₂O → 2Na⁺ + 2OH⁻ + H₂
塩基　酸　　共役酸　共役塩基
(酸化還元)
2Na + 2H₂O → 2Na⁺ + 2OH⁻ + H₂
　±0　　　　　　+1
還元剤　酸化剤

＞高校レベルの教科書ですと二つは分けられて考えられていますが、やはり無関係なのでしょうか？
　無関係とかという問題ではなく、別の視点で見ているということです。
★そして、なによりも相手あってのものだね!!。反応なくしては酸（塩基）でも酸化剤（還元剤）でもない。

NaOH + HCl → NaCl　　　　　は酸化還元反応ではなく中和反応
2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O　 は中和反応ではなく酸化還元反応
2Na + 2H₂O → 2Na⁺ + 2OH⁻ + H₂　は見方によると両方の反応