還元環境について

質問

こんにちわ。

基本的質問かもしれないのですが、調べてもよくわかりませんでした。
是非、ご指導お願いいたします。

還元環境下である試料Aを還元させたいとします。
この際、いろいろな還元ガスがあると思います。たとえば、一酸化炭素を用いた場合、よく本には、
２CO　＋　O２　→　２CO２
という反応が生じて還元される、云々とあります。

しかし、ここで疑問があるのですが、
試料に酸素がない場合どうなるのでしょうか？
上記の反応は、試料に含まれる酸素を引っこ抜いて、還元させてると思うんですが、違うのでしょうか？

また、もし、還元ガスに水素を用いた場合、試料が水素から電子を奪うわけですよね。それは、水素化合物という形となって、電気陰性度が水素原子は非常に小さいから、水素化合物の中における電子対を試料側が引っ張ることで、水素とくっつく前に比べて電子をもらっているということだと思うんです。
つまり、水素ガス雰囲気による還元の結果は、試料は水素化合物になるのでしょうか？

以上の説明だけではわかりにくいと思いますので（酸化還元にかんして、自分の勝手な解釈な部分が多々ありそうだから）、いくらでも補足説明をいたします。

回答No.2

DexMachina

横レス失礼致します。

> たとえば、Feを一酸化炭素（還元剤）雰囲気中で反応させた場合、どうなるのでしょうか？

　CO ＋ [O]　→　CO2

「[O]」は、酸化物などの形で含まれる酸素です。
従って、ある意味当然ではありますが、酸素を含まない場合はこの反応は起こりません。

一方、水素を使うと、金属の種類によっては水素が内部に吸蔵されます。
(広い意味で、水素化合物を作っていると言ってもよいかと思います)
このとき、金属が塊状(棒材・板材など)の場合は、「水素脆化」と呼ばれる現象が起こる
ことがあります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E7%B4%A0%E5%90%B8%E8%94%B5%E5%90%88%E9%87%91
(「歴史」の段を参照)

そのため、水素脆化を起こすのを防ぎたい場合(もちろんコストその他の理由もありますが)に、
一酸化炭素を還元に使用します。
(鉄の還元に一酸化炭素を使うのも、ひとつには水素脆化を防ぐためだったと思います：
　一酸化炭素なら、酸化鉄が鉄に還元された後、さらに何らかの反応を起こすということが
　ないので都合がよい)

回答No.1

noname#160321

実際には
>上記の反応は、試料に含まれる酸素を引っこ抜いて、還元させてると思うんですが、違うのでしょうか？
上記の反応は還元反応と云うにはあまりふさわしくないと思います。つまりＣＯが酸素を還元しているからで、酸素を還元する場合、それは還元反応とは呼ばれず、酸素による酸化反応と呼ばれているからです。
ＣＯによる還元反応の典型的な例は酸化鉄から鉄が出来る高炉での反応のようなものです。

>電気陰性度が水素原子は非常に小さい…
と言うのは間違いで水素の電気陰性度は炭素と大して変わりません。

例えばナトリウムと水素を反応させるとナトリウム水素化物ＮａＨが出来てます。
この場合ナトリウムは金属からナトリウムイオンへと「酸化」され、水素の方がナトリウムで還元されて水素化物イオンになっています。

ただし、上記のような反応は例外で、通常は水素が水素イオンＨ+やそれに近い分極状態になり、還元が起こると言っていいでしょう。

お礼

回答ありがとうございます。

＞ＣＯによる還元反応の典型的な例は酸化鉄から鉄が出来る高炉での反応のようなものです。

誤解を与える書き方でした。
僕が、
２CO　＋　O２　→　２CO２
の反応式で言いたかったのは、まさに酸化鉄の酸化還元反応のようなことで、つまり、酸化鉄が酸化されるのは酸素原子が含まれているから、と思っているのです。つまり、酸化鉄から酸素原子を引っこ抜いているから。

なので、もし、鉄のみを還元する場合、たとえば、Feを一酸化炭素（還元剤）雰囲気中で反応させた場合、どうなるのでしょうか？還元されるということは、電子を与えられる、ということと思うのですが、まさか、Fe-(マイナス)になるのでしょうか？？？