酸化状態および酸化数

酸化状態

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指標」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。原子が酸化されている場合、この状態は酸化である。もし減少していれば、その原子は還元を受けたことになる。酸化還元反応では、電子が移動している。純粋な元素では、酸化状態はゼロである。分子内の原子の酸化状態を決めるには、ごくわずかなルールしか使えない。

-純粋な元素は、酸化状態がゼロである。

-単原子イオンの場合、酸化状態は電荷と同じである。

-多原子イオンでは、電荷はすべての原子の酸化状態の和に等しい。したがって、他の原子の酸化状態がわかっていれば、未知の原子の酸化状態を求めることができる。

-中性分子の場合、すべての原子の酸化状態の和は0である。

また、上記の方法以外にも、分子のルイス構造を用いて酸化状態を計算することができる。原子が中性であれば、原子の価電子数とルイス構造でその原子に属する電子数の差を原子の酸化状態として計算することができる。例えば、酢酸のメチル炭素は酸化状態が-3である。ルイス構造では、炭素は3つの水素原子と結合している。結合中の6個の電子は、炭素の方が電気陰性度が高いので、炭素に属する。炭素は別の炭素と別の炭素を結合させるので、2つの結合電子を均等に分割する。つまり、ルイス構造では、炭素は7個の電子を持っていることになる。炭素が中性状態のとき、4個の価電子を持つ。したがって、その差から炭素の酸化数は-3である。

酸化値

酸化数は、配位化合物の中心原子に特徴的な値である。電荷と酸化数が似ていることもあるが、異なることもある。例えば、s-ブロックとp-ブロックの元素の酸化数は、電荷と同じである。また、多原子イオンの酸化数は、電荷と同じである。同じ元素でも、結合している他の原子によって、酸化数が異なることがある。自由な元素では、酸化数は常に0である。遷移金属イオン（dブロック）、元素の酸化数が異なる。