酸化還元反応

酸化還元反応とは、還元剤となる原子から、電子を受け取る酸化剤となる原子へ電子が移動することで、原子の酸化状態を変化させる反応です。この反応で、電子を提供する原子は酸化され（電子を失い）、電子を受け取る原子は還元されます（電子を得ることで少ない正の電荷をもちます）。酸化還元反応におけるエネルギーの動きは、原子が結合電子を引き寄せる力（電気陰性度）に左右されます。酸化剤が還元剤よりも電気陰性であれば、エネルギーが放出されます。しかし、酸化剤が還元剤よりも電気陰性度が少なければ、エネルギーの投入が必要になります。

還元剤は酸化されます

酸化とは、電子を失うことでしょうか、それとも電子を得ることでしょうか？専門用語は時に紛らわしいです。OIL、 RIGという頭文字が覚えるためによく使われています。これは「酸化(oxidation)は(is)損失(loss)、還元(reduction)は(is)得る(gain)」の略です。つまり、原子が酸化されると、電子は失われます。還元剤として、酸化された原子は他の原子に電子を移動させ、他の原子を還元させます。OIL RIGを頭に入れておけば、酸化還元反応に関する質問には答えることが可能です。

電気陰性度とエネルギー

酸化還元反応は、エネルギーを発生させる場合と必要とする場合があります。原子がより電気陰性度の高い原子に電子を奪われると、エネルギー的に有利な反応となり、エネルギーが放出されます。これは、強い人が弱い人に綱引きで勝つようなもので、電気陰性度の高い原子ほど自分自身へ電子を引き寄せる力が大きいため、非常に理にかなっています。この種の反応の生物学的な例として、細胞呼吸が挙げられます。この反応では、エネルギーが放出され、細胞が利用しやすいエネルギー形態であるATPが生成されます。

その他の酸化還元反応は、エネルギーを放出するのではなく、必要とします。電子が電気陰性度の高い原子から電気陰性度の低い原子に移動する場合、エネルギーを消費しなければなりません。これは、弱い人間が強い人間に綱引きで勝つようなもので、外部からのエネルギーが必要です。生物学的な例は、光合成が挙げられます。この反応では、光というエネルギーの助けにより、電子が水から二酸化炭素へと移動します。