HEAVEN INSITE's Blog

半反応式
酸化剤もしくは還元剤の反応だけを示した化学反応式。
酸化反応と還元反応は同時進行するため、片手落ちと言うことで半チャーハン的に半反応式と呼ぶ。
例えば、非常に強力な工業用酸化剤（つまり還元をする）過マンガン酸カリウム（KMnO4）の半反応式は以下のような手順で作る。

①パープルの過マンガン酸イオン(MnO4−)は還元をすると、ピンクのマンガンイオン（Mn2+）になるので・・・

MnO4−　→　Mn(2+)

②酸素がくっついた化合物が還元する場合はたいてい水（H₂O）ができるので、酸素原子の数を両辺で合うように、右辺に４つの水分子をもってくる。

MnO4−　→　Mn(2+)　＋　４H₂O

③今度は両辺の水素原子の数を合わせるために、左辺に４×２＝８つの水素イオンを加える。

MnO4−　＋　８H+　→　Mn(2+)　＋　４H₂O

④最後に両辺の電価を合計＋２で合わせるために、左辺に５つの電子を加えて完成！

MnO4−　＋　８H+　＋　５e−　→　Mn(2+)　＋　４H₂O
（－１）＋（＋８）＋（－５）＝（＋２）＋（０）

イオン反応式
酸化剤の還元と、還元剤の酸化（※ややこしい）が同時に起こっているさまを表す式。
つまり二つの半反応式をコラボさせる。
具体的には二つの半反応式の電子の数を連立方程式の加減法のようにあわせて合体させればＯＫ。

酸化剤X：MnO4−　＋　８H+　＋　５e−　→　Mn(2+)　＋　４H₂O
還元剤Y：H₂O₂　＋　２H+　＋　２e−

X式×２：２MnO4−　＋　１６H+　＋　１０e−　→　２Mn(2+)　＋　８H₂O
Y式×５：５H₂O₂　→　５O₂　＋　１０H+　＋　１０e−

X式＋Y式
２MnO4−　＋　１６H+　＋　１０e−　＋　５H₂O₂
→　２Mn2+　＋　８H₂O　＋　　５O₂　＋　１０H+　＋　１０e−

両辺どちらにもある水素イオンや電子の数を相殺する。
２MnO4−　＋　５H₂O₂＋　６H+　→　２Mn(2+)　＋　５O₂　＋　８H₂O　

酸化還元反応式
イオンだけに着目したイオン反応式を化学反応式に直す。
そのために、過マンガン酸カリウムなのにずっと相手にされなかったカリウムイオンと、左辺の水素イオンの出所である硫酸を登場させてやる。

①放置されていたカリウムを両辺に表示させる。
２MnO4−　＋　５H₂O₂　＋　６H+　→　２Mn(2+)　＋　５O₂　＋　８H₂O　
２KMnO4−　＋　５H₂O₂　＋　６H+　→　２Mn(2+)　＋　５O₂　＋　８H₂O　＋　２K+　

②水素イオンの出所（硫酸）を両辺に表示させる。
２KMnO4−　＋　５H₂O₂　＋　６H+　→　２Mn2+　＋　５O₂　＋　８H₂O　＋　２K+　
２KMnO4−　＋　５H₂O₂　＋　３H₂SO4　
→　２Mn(2+)　＋　５O₂　＋　８H₂O　＋　２K+　＋　３SO4(2-)

③右辺にまだ残っているイオンで化合物を作る（冷蔵庫の残り物でチャーハン的に）。
マンガンイオン＋硫酸イオン＝硫酸マンガン
カリウムイオン＋硫酸イオン＝硫酸カリウムだから

２Mn(2+)　＋　５O₂　＋　８H₂O　＋　２K+　＋　３SO4(2-)

は以下のように変形できる。

２MnSO4　＋　K₂SO4　＋　５O₂＋　８H₂O

⑤化学反応式完成！
２KMnO4−　＋　５H₂O₂　＋　３H₂SO4　
→　２MnSO4　＋　K₂SO4　＋　５O₂　＋　８H₂O
過マンガン酸カリウム　＋　過酸化水素　＋　硫酸　→　硫酸マンガン　＋　硫酸カリウム　＋　酸素　＋　水

酸化還元滴定
酸化剤が受け取る電子の数と、還元剤が失う電子の数がちょうど等しい場合、酸化剤と還元剤は共に過不足なく反応する点をふまえ、濃度の分からない酸化剤や還元剤の濃度を求めること。
例えば、酸化剤Ｘ：過マンガン酸カリウムと、還元剤Ｙ：過酸化水素は、先ほどのイオン反応式を踏まえると、２：５の割合で過不足なく反応することがわかるため、この比を用いて滴定を行う。
仮に、濃度の分からない過酸化水素水５ｍＬに、0.30mol/Lの過マンガン酸カリウム水溶液を４ｍＬ滴下したところ、溶液の色が赤紫色になった（＝過不足なく反応した）とすると・・・
酸化剤も還元剤も同じ濃度の場合、過酸化水素水５ｍＬには過マンガン酸カリウムは２ｍＬで過不足なく反応するはずなので、４ｍＬも使っているということは過酸化水素水の濃度は２倍濃いということになる。
よって、過酸化水素水の濃度は0.30mol/L×２＝0.60mol/Lである。