酸化物の還元

一般小学生

まとめ

  • 酸化物から酸素が取り除かれ、もとの物質(単体など)に戻る化学反応のこと。
  • 酸素を奪う「還元」と、酸素が結びつく「酸化」は常に同時に起こる。
  • 工業的には鉄鉱石から鉄を取り出す際などに利用される重要なプロセスである。
酸化物の還元化学変化還元剤酸化還元反応

解説

酸化物の還元とは、酸素と結びついた化合物(酸化物)から酸素を引き離し、純粋な物質を取り出す反応を指します。中学校や高校の理科で扱う代表的な例に「酸化銅の還元」があります。黒色の酸化銅(II)と炭素粉末を混合して加熱すると、炭素が酸化銅から酸素を奪い取って二酸化炭素発生し、試験管内には赤褐色の銅が残ります。

このとき、酸化銅は酸素を失って「還元」されていますが、一方で炭素は酸素と結びついて「酸化」されています。このように、還元と酸化は必ずセットで起こるのが大きな特徴です。また、炭素の代わりに水素を用いて還元を行うこともあり、その場合は酸素と水素が結びついて水(水蒸気)が生成されます。

コラム

計算上の比率として、5gの酸化銅を完全に還元すると4gの銅が得られるという一定の割合が存在します。これは化学反応における質量の保存や定比例の法則に関連する重要な知識です。また、工業分野では、鉄鉱石をコークス(炭素)で還元して鉄を取り出す「高炉」での反応が、社会を支える鉄鋼生産の基礎となっています。

なお、金属空気中の酸素と結びついて「さび」が発生する現象は酸化反応の一種ですが、これは非常にゆっくりとした「燃焼」であると捉えることもできます。さびを速める条件や、さびによる質量の増加についても併せて理解しておくと良いでしょう。

小学生のみなさんへ

酸化物さんかぶつ還元かんげん」とは、酸素さんそと結びついている物質から、酸素さんそをうばい取ってもとの物質にもどす反応のことです。たとえば、黒っぽい色をした「酸化銅さんかどう」という粉に、炭の粉(炭素たんそ)をまぜて熱すると、炭が酸素さんそをうばってくれます。すると、酸素さんそがなくなった酸化銅さんかどうは、きれいな赤色の「どう」にもどります。

このとき、酸素さんそをうばわれた方は「還元かんげん」され、酸素さんそをもらった方は「酸化さんか」されたといいます。この2つはいつも同時に起こるのがルールです。身近なところでは、鉄がさびるのも酸素さんそが関係しています。さびることは、実はとてもゆっくりと燃えているのと同じことなのです。

ルラスタコラム

5gの酸化銅を還元すると、ちょうど4gの銅がのこります。このように、反応する物質の重さには決まったルールがあるんですよ。昔の人はこの仕組みを使って、岩石の中から鉄などの大切な金属を取り出していました。

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