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バッテリーは、ポータブルデバイスを動作させるための電力をどのように供給しますか?カットしたアボカドが茶色に変わったり、水中で金属が錆びたりするのはなぜですか?
これらのプロセスは、ある原子から別の原子への電子移動を含む特定の種類の化学反応によって駆動されます。電子を失った原子は酸化され、電子を獲得した原子は減少します。これらの反応は酸化還元反応または酸化還元反応と呼ばれ、1つ以上の反応物の酸化状態の変化によって特徴付けられます。
マグネシウムと濃塩酸との相互作用は、酸化還元反応の一例です。ここでは、マグネシウムがマグネシウム2+イオンに酸化され、プロトンが水素ガスに還元されます。
単純な化学式で簡単にバランスをとることができます。ただし、ほとんどの酸化還元方程式は複雑であるため、失われる電子と得られる電子の数を正当化する必要があります。
酸化還元方程式のバランスをとるときは、質量保存の法則を守ることが不可欠です。各元素の量と電子の利得または損失は、反応の両側でバランスが取れている必要があります。したがって、1つの反応物が還元されると、別の反応物は酸化されなければなりません。
半反応法は、酸化還元方程式のバランスをうまく取るために使用されます。
過マンガン酸塩とシュウ酸塩との反応を考えてみましょう。酸性水溶液の場合は、酸化状態を割り当て、反応をその成分半反応に分割します。
次に、水素と酸素を省略して各半反応のバランスを取ります。ここでは、マンガンはすでにバランスが取れていますが、シュウ酸塩には2の係数が必要です。第二に、水分子を追加して酸素原子のバランスを取ります。そして第三に、必要に応じて陽子を追加することで水素原子のバランスを取ります。
電子を追加して電荷のバランスを取ります。マンガンが還元されるため、反応物側に電子が5個追加されます。逆に、シュウ酸塩は酸化されます。したがって、製品側に2つの電子が追加されます。半反応に整数を掛けて、追加する電子の数が等しくなります。
最後に、バランスの取れた酸化還元反応を得るために、両側の種を打ち消すことにより、バランスの取れた半反応を追加して単純化します。
塩基性水溶液の場合、手順は似ていますが、1つの追加ステップが含まれます。ここでは、反応の両側に同数のヒドロキシルイオンを添加してプロトンを中和し、バランスの取れた半反応を合計します。
電気化学とは、電気反応と化学反応の相互変換に関する科学です。このような反応は、「還元-酸化」または「酸化還元反応」と呼ばれます。これらの反応は、1つまたは複数の反応要素の酸化状態の変化によって定義され、反応種間の電子の移動を伴う半反応(の部分集合)も含まれます。電気化学は、酸化還元化学の基本原理や、…
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