酸化数のルール ― 酸化還元反応を見抜くための指標

酸化数とは？

酸化数とは、物質のもつ電子が基準よりも多いか少ないかを表した値です。
反応の前後における酸化数の変化によって、どの原子が酸化され、どの原子が還元されたかが分かります。

酸化数を決める基本ルール

1. 単体の元素の酸化数は 0
   • 例：酸素分子 O₂、水素分子 H₂、カルシウム Ca はすべて 0
2. 単原子イオンの酸化数はその電荷と等しい
   • 例：ナトリウムイオン Na⁺ = +1、塩化物イオン Cl⁻ = -1
3. 酸素の酸化数は通常 -2
   • 例：水 H₂O の酸素は -2
   • 例外：過酸化水素 H₂O₂ では -1、フッ素酸化物では +2
4. 水素の酸化数は通常 +1
   • 例：水 H₂O の水素は +1
   • 例外：金属水素化物 NaH では -1
5. ハロゲンの酸化数は通常 -1
   • 例：塩化ナトリウム NaCl の塩素は -1
   • 例外：酸素と結合している場合は +1、+3、+5、+7 など
6. 化合物全体の酸化数の合計は 0
   • 例：水 H₂O → 2×(+1) + (-2) = 0
7. 多原子イオンの酸化数の合計はイオンの電荷と等しい
   • 例：硫酸イオン SO₄²⁻ → S + 4×O = -2 → S = +6
8. 酸化数が変わった原子が酸化または還元される
   • 増えた → 酸化
   • 減った → 還元

例：カルシウムと硫黄の反応

カルシウムと硫黄が反応して硫化カルシウム CaS となる場合

• Ca の酸化数：0 → +2 → 酸化された
• S の酸化数：0 → -2 → 還元された

例：水 H₂O の酸化数

• H = +1
• O = -2
  合計：2×(+1) + (-2) = 0 ✅

例：過酸化水素 H₂O₂ の酸化数

• H = +1
• O = -1（例外）
  合計：2×(+1) + 2×(-1) = 0 ✅

まとめ

• 酸化数は電子の出入りを追う便利な指標
• 単体は 0、イオンは電荷と同じ
• 酸素・水素・ハロゲンには例外がある
• 多原子イオンは合計がイオンの電荷
• 酸化数の増減で酸化・還元を判断