半反応式について

半反応式についてなぜそのような式になるのか説明できる方はいらっしゃいますか？たとえば濃硝酸が二酸化窒素になぜなるのか、ということです。
わかる方がいらっしゃるのであれば、そのような式になる理由や考え方をご教授ください。電子の軌道や配置、どんな説明でもぜひお聞きしたいです。

No.4 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/05/20 08:51

化学を学ぶと登場する半反応式は、あくまで化学反応を考える手段です。

★現実の反応を説明するためではない。ここを間違えている自称化学者もいるらしい。

　例えば、酸化還元反応は、電子の授受を伴う反応と再定義したときに、ある物質が酸化剤として反応するとすれば、当然電子を受け取らなければならない。その仕組みを理解するための手段が半反応式です。
　酸と塩基の反応も同様に、水素イオンの挙動を確認するために用いる。

　科学とは、観察や実験の結果を説明しうる理論を推論し、それを実験や観察で正しいか否かを証明、あるいは否定していく手法です。半反応式で考えることによって、化学反応の全体が説明できれば良い・・・ということで、その反応が起きるか、起きないには関係ない。逆に言うと起きにくいことも説明できる・・・・

＞たとえば濃硝酸が二酸化窒素になぜなるのか、
「なぜなるか」ではない。そこは科学を学ぶ者は誤解してはならない。それは結果であって理由でも何でもない。

硝酸(水溶液)の反応
(光分解)　　　4HNO₃ 　――→ 4NO₂ + 2H₂O + O₂
(銅との反応)　Cu+ 4HNO₃ 　――→ Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
という反応を説明するために、

生成するものが二酸化窒素なら半反応式を書いて、

　NO₃⁻ ⇔ NO₂ + O⁻
　HNO₃ + H⁺ + e⁻ ⇔ NO₂ + H₂O

説明する---考える手段が半反応式ですよ。

　HNO₃ + H⁺ + e⁻ ⇔ NO₂ + H₂O

の式は左辺にH⁺ があるので、「NO₂が生成する反応は、酸性でないと起きない」ことを説明できる。
　これが反反応式で説明する理由です。
　「半反応式があって、この反応が起きる」ではない。よく似てますが異なる。

＞電子の軌道や配置、どんな説明でもぜひお聞きしたいです。
　これも、初学者がよく犯す誤り。
　軌道や配置は、観察される現象を説明するために考え出された理論に過ぎなくて、たまたま今のところ、多くの化学反応や物理現象を説明できるに過ぎない。
　理科や数学を公式で勉強してこられた？？？。もし、科学の道を志されるなら、それではなく、あくまでコレコレを説明するために、「この理由でなら説明できる」が数学や化学であることを忘れないように。

No.3 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/05/14 23:35

すいません

>酸は酸化還元を起こしにくい、
これは書き間違いで
硫酸は酸化還元を起こしにくい、
が正しい。
>液性でマンガンのイオンの存在の様式が違うというのはどういうことですか？
大学へ入るまで忘れるか、大学の教養の化学を読んで下さい、マンガンは遷移金属なので環境が変わると、最も安定な状態が変わるのです。

この回答へのお礼

遷移金属の安定な状態についてもう少し詳しく知りたいです。

もうひとつ、酸性下では過酸化水素はなぜ水になるのですか？

お礼日時：2016/05/14 23:47

No.2 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/05/14 22:42

#１です、レスありがとうございます。

>過マンガン酸カリウムはなぜ二価のマンガンになるのですか？
これは酸性の場合ですね、酸は希釈すると酸化・還元を起こしにくい希硫酸を使います。
中性・アルカリ性ではＭnＯ2・二酸化マンガンで止まります。
早い話、液性でマンガンイオンの存在様式が全く違うから、としか言えません、例えばＭnＯ2を希硫酸に加えたら、あるいは逆にしたら酸素が発生するか？もっともらしいですが、自分でやったことがないし、文献も無い、研究者はそれ以上踏み込めない。
さもないと大嘘吐きになってしまいます、大先輩にも一人いて後輩群はひどい目に遭いました。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
酸は酸化還元を起こしにくい、というのは、酸を酸化してしまうということですか？
液性でマンガンのイオンの存在の様式が違うというのはどういうことですか？

お礼日時：2016/05/14 22:53

No.1 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/05/14 17:18

>ば濃硝酸が二酸化窒素になぜなる

これを半反応にするのは最悪。なぜならこの反応は明快な電子伝達反応では無いから。
半反応は原料が生成物と電子に別かれる酸化還元反応で、相手の半反応と組み合わせ電子数だけを合わせる。
濃硝酸、希硝酸、熱濃硫酸は酸化剤だが非常に特殊で、金属銅、銀、モリブデン、タングステンなど希酸と反応しない金属を強引に溶かす反応にしか現われない。これらは「丸暗記する」私は化学屋で理学博士だがこいつらは絶対に半反応にはしない。理由は既に述べた、特定の反応にしか出ず、酸化還元滴定には現われない。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！
それらは暗記することにいたします。
過マンガン酸カリウムはなぜ二価のマンガンになるのですか？
理由もお教えください。

お礼日時：2016/05/14 21:38