IO3＾－のIの酸化数とHCHOのCの酸化数

質問

IO3＾－のIの酸化数と
HCHOのCの酸化数を教えてください。

なぜそうなるのかという解説もよろしくお願いします。

回答No.1

phosphole · ベストアンサー

一つ目はヨウ素酸イオンでしょうか？
酸素イオンは、O-O結合を持った化合物（過酸化物）以外では常にマイナス２として数えますので、ここでも三つの酸素イオンが背負う酸化数は(-2) x 3 = (-6）です。ヨウ素酸イオンはマイナス１の電荷を持っていますから、ヨウ素の酸化数をXとおくと、X + (-6) = (-1）、したがってヨウ素は＋５の酸化数となります。なお、ヨウ素は最高で＋７まで酸化数が上がります。過ヨウ素酸イオンIO4^-1ですね。ヨウ素の価電子が7個ありますが、全ての価電子が相手（ここでは酸素）に奪われた（酸化された）と考えると、＋７の酸化数となります。

二つ目はホルムアルデヒドですね。
有機物はやや難しくなりますが、以下のように考えてください。
まず、酸素は過酸化物以外ではマイナス２とします。
また、含まれる原子の酸化数を全部足し合わせたものは、分子・イオンの電荷と同じになります。ここまでは無機物の考え方と同じです。
さて、問題は有機物の大部分を構成する炭素と水素です。
無機物だと水素は＋１となるのが普通ですが、有機物の場合は結合している原子によって判断します。酸素に付いている場合は、無機物とおなじく＋１ですが、炭素とくっついている場合は酸化数の増減はしないとします。どういう理屈だ？と思われるでしょうが、電気陰性度で考えるとわかりやすいかもしれません。電気陰性度とは、共有結合の電子対をどれくらい自分の方に引き付けるか？という指標です。電気陰性度の差が大きい場合は、陰性な原子に電子対は引きつけられます。極端に言えば、電子が完全に移動して、酸化・還元のようなことが起こったと考えることができます。上で、酸素は常にマイナス２，と言ったのも、酸素は炭素や水素にくらべると非常に陰生が高いので、結合電子対は酸素側にほとんど奪われている、と考えるのです。
ここまでの事情からホルムアルデヒドでは以下のようになります。
まず、酸素はマイナス２です。
なので、酸素と結合した炭素は少なくとも＋２の酸化数ですね。
いっぽう、炭素ー水素結合には電子のやり取りはない（平等に共有している）と考えられますので、水素は基の酸化数（０）と変わりません。したがって、炭素の酸化数をXとすると、X + 2 x (0) + (-2) = 0、X = 2となります。

有機物の場合、注目してる炭素に何個の酸素が付いているか？でも判断できます。
今の場合だと、二重結合で酸素がついていますが、この場合は酸素がダブルで付いていると考えますので、＋２です。あるいは、カルボニルに水和したと考えて、ジオールH2C(OH)2と等価とすればよりわかりやすいかもしれません。
こう考えると、最も酸化された状態（＋４）は二酸化炭素で、逆に最も酸化されていない状態は炭素そのものか、あるいは炭化水素と考えることができます。（ここではマイナスの状態は考えません）
メタンが０，メタノールが＋１、ホルムアルデヒドorメタンジオールが+2、ギ酸orギ酸オルトエステルが＋３、二酸化炭素が＋４とすると、酸化状態と酸化数が対応がつきます。

お礼

とても詳しく説明していただき大変参考になりました。しっかり理解しておこうと思います。ありがとうございました。