最も酸化状態の高い分子とは？

質問

エタン・エチレン・アセチレンのうち最も酸化状態の高い分子とはどれですか？そもそも、酸化状態が高いとはどういう意味かもわかってません。どうか教えて下さい。

回答No.2

noname#62864 · ベストアンサー

CとHを比較すると水素の方が電気陰性度が小さいですから、この結合にかかわる酸化数として、Hに+1、Cに-1を割り振るものと考えます。
それに対して、C-C結合は同じ元素同士の結合ですから分極はありません。この場合には、この結合に関わる酸化数としては、両方のCとも0になります。
アセチレンの炭素はC-C結合を3本（三重結合は三本の結合と考えます）と、C-H結合を1本形成していますので、炭素上にはC-H結合に基づく酸化数-1が割り当てられます。
エチレンの炭素は2本のC-H結合を形成しますので、それらに基づく酸化数-2が割り当てられます。
同様にエタンの炭素には3本のC-H結合に基づく-3が割り当てられます。
これらの酸化数を比較すると、アセチレンが-1であり、これが最大になります。
したがって、最も酸化状態の高いのはアセチレンということになります。

アセチレンを水素化するとエタンやエチレンになりますね。水素化というのは還元ですから、酸化状態の高いアセチレンが還元されて、酸化状態の低いエタンに変化したということです。

要するに、電気陰性度の違いに基づいて、炭素原子に酸化数を割り振って、それを比較すればいいわけです。
ちなみに、酸素、窒素、ハロゲンなどの電気陰性度の高い原子と結合した炭素には、結合1本につき、+1の酸化数が割り当てられます。

補足

回答ありがとうございます。化合物中の水素原子の酸化数は＋１、酸素の酸化数はー２と教えられたのですが、その酸化数とはまた違った定義のものですか？

回答No.4

Kemi33

既に #2 に充分な回答が出ていますので蛇足になりますが，「酸化数」について補足いたします。

　#3 のお礼に『ただ、習った酸化数の数え方とは、違うような気がして』とありますが，習われたのは #2 のお礼にある『化合物中の水素原子の酸化数は＋１、酸素の酸化数はー２』という考え方ですね。

　本来の「酸化数」の定義（考え方）は #2 で回答されているものですが，高校生の場合はより簡単に解るように『化合物中の水素原子の酸化数は＋１、酸素の酸化数はー２』と教えられているものと思います。実際，これで合わない例は「過酸化水素」くらいしか出てこないと思います。

　「酸化数」の考え方については，下記の過去質問で詳しい回答がある様ですので御覧になってみては如何でしょうか。

　・http://okweb.jp/kotaeru.php3?q=187158
　　QNo.187158 酸化数の特殊な場合がよく分かりません。

　・http://okweb.jp/kotaeru.php3?q=398930
　　QNo.398930 酸化数

　・http://okweb.jp/kotaeru.php3?q=495284
　　QNo.495284 酸化数って？？！！見てぇ（泣）

　・http://okweb.jp/kotaeru.php3?q=747981
　　QNo.747981 フェニル基の酸化数

参考URL：

http://okweb.jp/kotaeru.php3?q=1529120

回答No.3

noname#62864

No.2です。ご質問にお答えします。

＞化合物中の水素原子の酸化数は＋１、酸素の酸化数はー２と教えられたのですが、その酸化数とはまた違った定義のものですか？
＊定義としては同じものですし、基本的な環が方も同じです。
ただ、私が説明した方法では、分子全体をとらえなくても、分子の一部を見るだけで、個々の原子の酸化数がわかります。
それと、もう１つは、確かに酸素の酸化数は-2になることがほとんどですが、過酸化物では-1になります（過酸化水素などはそうですよね）。これも、O-O結合が同種の原子間の結合なので、酸化数の割り当てが0になると考えれば簡単に理解できます。
また、大学レベルになると、炭素-金属結合とか、水素-金属結合なども出てきます。たとえば、金属と結合している水素の酸化数は、+1ではなく-1になります。こういったことからも、電気陰性度による分極を考慮して酸化数を決める考え方の方が、応用がきくように思います。

・・・もしも、質問者の方が高校生でしたら、後半の部分は難しすぎるかもしれません。わからなくても高校レベルでは全く問題はありませんので、気にしないで下さい。

お礼

１回目の回答を読み、酸化状態の高低の考え方が大まかに掴めました。凄く分かり易かったです。ただ、習った酸化数の数え方とは、違うような気がして質問しました。
このような質問に対して分かりやすく回答できることに対し大変羨ましいです。ありがとうございました。

回答No.1

jhanage

酸化状態の高さとは。難易２つで説明させてください。
易しい説明…どのくらい酸素をくっつけているか。
難しい説明…どのくらい手放せる電子が少ないか。

例えば一酸化炭素COと二酸化炭素CO2ではどちらが酸化状態が高いか。
これは易しい説明に従うと，CO2が酸化状態が高い。

ご質問のエタンC2H6とエチレンC2H4は難しい説明に従います。
分子中の水素原子Hは価数1（電子１個を手放せる）
分子中の炭素原子Cは価数4（電子４個を手放せる）※暗記してください
エタンは4×2＋1×6＝14
エチレンは4×2＋1×4＝12 ※化学式と見比べて立式法を確かめてください
数の少ないエチレンが比較的酸化状態が高い。

ここのルールで答えまでは書けませんので，難しい説明が分かりにくかったら恐縮ですが，アセチレンについては化学式から式を立ててみてください。

お礼

酸化状態の高さについて、おおまかに知ることが出来ました。ありがとうございます！