酸化と燃焼の比較

酸化還元反応は、私たちの生活の中でしばしば遭遇する基本的な化学反応である。

酸化

酸化反応とは、もともと酸素が関与する反応と考えられていた。そこで、酸素は別の分子と結合して酸化物を生成する。この反応では、酸素が還元され、もう一方の物質が酸化される。このように、酸化反応とは基本的に他の物質に酸素を付加することである。例えば、以下のような反応では、水素が酸化され、その結果、水素を発生する水に酸素原子が付加される。

2H2+O2-> 2H2O

酸化を別の言葉で表現すると、水素が失われることである。また、酸素の添加による酸化を表現することが難しい場合もある。例えば、以下の反応では、炭素と水素の両方に酸素を加えるが、炭素だけが酸化される。この場合、酸化は水素の喪失で表現できる。二酸化炭素が発生すると、メタンから水素が抜け、そこにある炭素が酸化される。

CH4 + 2O2-> CO2 + 2H2O

酸化を別の言葉で表現すると、電子が失われることである。この方法は、酸化物の生成や水素の喪失が見られない化学反応を説明するのに用いることができる。ですから、この方法を使えば、酸素がないところでも酸化を説明することができるのです。例えば、下の反応では、マグネシウムはマグネシウムイオンに変化している。マグネシウムは電子を2個失っているため、酸化され、塩素ガスが酸化剤となる。

Mg+Cl2-> Mg2++2Cl-。

酸化状態は、酸化された原子を特定するのに役立つ。IUPACの定義によると、酸化状態とは「物質中の原子の酸化の度合いを示す尺度」である。酸化状態は整数値で、正、負、ゼロのいずれかになります。化学反応により、原子の酸化状態が変化する。酸化状態が増加すれば、その原子は酸化されたという。上記の反応では、マグネシウムはゼロ酸化状態であり、マグネシウムイオンは＋2酸化状態である。酸化数の増加により、マグネシウムは酸化される。

バーニング

燃焼や加熱は、発熱反応によって熱が発生する反応である。反応が起こるためには、燃料と酸化剤がなければならない。燃焼させる物質を燃料という。ガソリン、ディーゼルなどの炭化水素、メタン、水素などである。通常、酸化剤は酸素であるが、フッ素など他の酸化剤もありうる。この反応では、燃料が酸化剤によって酸化される。したがって、酸化反応である。炭化水素系燃料を使用した場合、完全燃焼の生成物は通常、二酸化炭素と水である。しかし、燃焼が完全に行われないと、一酸化炭素などの粒子が大気中に放出され、多くの公害を引き起こす可能性があります。