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산화수와 산화·환원 반응

산화수

공유 결합이라고 하는 것은 전자를 서로 공유하고 있는 것이므로 전자를 주고받음으로써 반응을 설명할 수는 없지만, 편의상 전자의 주고받음이 있다고 가정하고 산화수라는 것을 생각해 보자. 이 생각을 채택하면 이온 결합이나 공유 결합까지 포함한 산화 환원 반응을 설명할 수 있어 편리하다.

산화·환원 반응의 4가지 정의

酸化·還元 反應－定義산화, 환원을 정리하면 다음과 같다, 1. 산소를 받아들이는 것을 산화, 잃어버리는 것을 환원이라고 한다. 2. 수소를 잃어버리는 것을 산화라고 하고 수소를 얻는 것을 환원이라고 한다. 3. 전자를 잃는 반응을 산화. 얻는 반응을 환원이라고 한다. 4. 단체나 화합물 속의 원자나 이온의 산화수가 증가하는 반응을 산화, 감소하는 반응을 환원이라고 한다.

산화제·환원제의 작용

酸化劑·還元劑－作用 산화－환원 반응을 일으키기 쉬운 물질을 알아보고 그 작용을 살펴보자.

산화제와 환원제

산화·환원 반응에서 상대를 산화하는 물질을 산화제, 상대를 환원하는 물질을 환원제라고 한다. 상대를 산화한다고 하는 것은 자기자신은 환원되는 것을 말하고, 또 환원제는 자기자신은 산화되는 것을 말한다. 또, 전자의 주고받음이나 산화수의 증감으로 산화·환원 반응을 알아내는 경우에는, 화합물을 취급할 때라도 그 속에 포함되어 있는 개개의 원자나 단일 원자 이온에 주의하여야 한다. 다음의 반응 CuO + CO ―→ Cu + CO2에서는 Cu의 산화수가 +2에서 0으로, C가 +2에서 +4로 변하고 있으므로 Cu는 자기가 환원되어 상대의 C를 산화하고 있다고 할 수 있다. 그러나 Cu를 산화제, C를 환원제라고 하지 않고 CuO를 산화제, CO를 환원제라고 한다. 다만, 다음과 같은 반응에서는 C를 환원제라고 한다. 2CuO + C ―→ 2Cu + CO2 대개 산화제로 쓰이는 물질이라도 상대가 더 강한 산화제일 때에는 자기가 산화된다. 즉, 그 때에는 환원제로서 작용하고 있는 것이다. 예를 들면, 과산화수소(H2O2)는 대개의 경우 산화제로서 작용하지만 과망간산칼륨의 산성 용액(강한산화제)에 대하여는 환원제로서 작용한다.

산화제의 작용(산화 작용)

상대를 산화하고 자기는 환원되는 것이 산화제인데, 산화제에는 다음과 같은 힘이 있다. 1. 상대에게 산소를 준다. 2. 상대에게서 수소를 빼앗는다. 3. 상대에게서 전자를 빼앗는다. 상대에서 이러한 작용을 한 결과, 자신의 원자의 산화수는 감소한다.

산화제의 살균 작용·표백 작용

酸化劑－殺菌作用·漂白作用 상처의 살균 등에 사용하는 옥시돌(과산화수소의 수용액)에 머리카락을 담가두면 탈색하여 검은 머리가 붉게 변한다. 염소나 표백분에도 산화 작용이 있으므로 음료수의 살균 소독이나 색소의 표백에 이용한다. 이것은 세균이나 색소의 유기 물질이 산화제의 산화 작용에 의하여 분해하는 까닭이다.

환원제의 작용(환원 작용)

상대를 환원시키고 자기는 산화되는 것이 환원제이다. 산화되기 쉬운 물질일수록 환원제가 되기 쉽다. 환원제에는 다음과 같은 힘이 있다. 1. 상대로부터 산소를 빼앗는다. 2. 상대에게 수소를 준다. 3. 상대에게 전자를 준다. 상대에게 이와 같이 작용한 결과 자기 쪽의 원자의 산화수는 증가한다.

산화제와 환원제의 세기

산화·환원 반응에 있어서 전자를 서로 빼앗는 현상(산소 빼앗기, 수소 빼앗기라고 해도 좋다)은 상대의 세기에 따라 상황이 변한다. 같은 물질이라도 반응하는 상대의 산화력이 강하면 자신은 산화되어 환원제로 작용하게 되고, 상대의 산화력이 약하면 자신이 상대를 산화시켜 산화제로 작용한다.