酸化と還元について

質問

酸化とは酸素原子を得、水素原子と電子を失うことにより、酸化数が増加するもの。還元とは、酸素原子を失い、水素原子と電子を得、酸化数が減少することと習ったのですが、
SO2 + Cl2 + H2O > H2SO4 + 2HCl

HCl は、H(+) と Cl (-) の化合物で、Cl (-) の酸化数は
-1。 よって、Cl2 (単体: 酸化数0) > Cl (-) (酸化数-1) へ減少。よって、Cl2は、還元された。

しかし、H2SO4の場合、H2 (酸化数:1), S (酸化数:6), O4 (酸化数: -2)。確かに、SO2, S (酸化数: 4) O2 (酸化数: -2) のSの酸化数は増えていますが、同時にH2を受けとっていますよね。SO4は酸化したとよべるのですか。

教えてください。

回答No.3

Quarks · ベストアンサー

酸化・還元は、その定義が多様です（精緻になると同時に、適用範囲が明確になってきました）。

酸化される：
（１）酸素と反応すること。
（２）水素を奪われること。
これらは、個々の原子レベルの話ではなく、「化学物質」が、酸化されるというレベルの定義です。
（３）電子を奪われること。
これは、化学物質そのものというよりも、物質を構成している個々の原子のレベルで、電子の授受を考える定義です。もっとも洗練された定義で、適用範囲が広くなっています。

SO2＋Cl2＋H2O→H2SO4＋2HCl

SO2とH2Oとを別々に考えると紛らわしくなりますが、H2SO3となっていると考えるとわかり易いでしょう。
SO2+H2O＝H2SO3
とみなすのです。

この見方で、反応式を見直しますと

H2SO3＋Cl2＋H2O→H2SO4＋２HCl

と書けることがおわかりでしょう。

H2SO3（実質的にはSO2）は酸素Oを得ましたから、定義（１）から、「酸化された」と言えます。

Cl2は水素Hを得ました。これは、定義（２）の"還元"定義に合いますから、「還元された」と言えます。　　

SO2は、HやOと結合していますから、「還元された」と同時に「酸化された」ように見えます。
でも、SO2とHとの関係は、Hは　H+　の形で存在するだけで、　SO4--　と電気的に結合したように見えるに過ぎませんから、SO2と結合（SO2がHを得た）とは判断すべきでない、ということになりそうです。
これに対して、SO2 と O との関係では、SO2 自体が、O と結合して SO4-- となったのですから、こちらは実質的にも O と結合したと判断すべきでしょう。

このように、酸素や水素との関係で判断すると、紛らわしさ（わりきれなさ）が残ります。このような点を解消するには、定義（３）の電子の授受（それは、酸化数の変化から判断できます）で見るしかないようです。

SO2 の S の酸化数は +4 、O の酸化数は -2 です。
Cl2 の酸化数は 単体ですから 0 です。

反応後、S は SO4-- となっていますから、その S の酸化数は　+6、O は -2です。
HCl の Cl は、Cl- となっていると見なせますから Cl の酸化数は -1 です。
H2O の H,O は、反応の前後で、酸化数は変化していません。
以上から、酸化されたのは S 原子で、還元されたのは Cl 原子だった。H,O の原子は酸化も還元もされていなかった、と判断されることになります。
物質レベルでは、 S を含む SO2 が酸化され、Cl2 が還元されたことになります。

お礼

わかりやすい回答をありがとうございます。

SO2+H2O=H2SO3 と考えると、H2SO4はもう一つ酸素原子をもらっていることになりますね。　よって酸化されたといえます。逆に、Cl2はClを一個失い、2個の水素原子をもらっているので還元されたといえますね。酸化数で比べても、SO4は物質レベルで酸化された、またCl2は物質レベルで還元されたといえますね。SO4- と、H+ は結合したようにみえるだけで、実質的には結合していないのですね。分かりました。ただ、2HCl において、　２H+ と　Cl- の酸化数の和は0になると思うのですが、この場合、2x(1)+ (-1)= -1 と考えずに、1x(1)+ (-1)=0 と考えてよろしいのでしょうか。

回答No.2

noname#160321

ＳＯ2とＨ2ＳＯ4を比べると、後者ではＨが二つＯも二つ増えています。
Ｈ2Ｏ(水)がついた場合(亜硫酸になります)は酸化も還元もされませんが、それに比し酸素が一つ多いので酸化されたことになります。

なお硫酸は通常はＳＯ3を水と反応させて作ります。

回答No.1

windwald

SO2から比べてHも増えてますがOも増えてますよね。
トータルで考えると酸化されてます。