半反応式・とは？中学生にも分かる化学の基本ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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岡田康介

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はじめに

化学の世界には酸化と還元という二つの動きがあります。これらは反応の進む方向を決める大切な考え方です。半反応式は、全体の反応のうち一方だけを取り出して電子のやり取りを表す式です。これを使うと、誰が電子を渡し、誰が受け取るのかがよく分かります。

半反応式とは？

半反応式は酸化反応または還元反応のうち、もう一方を省いて電子の動きを示す式です。たとえば Zn → Zn2+ + 2e- は酸化半反応の一例、Cu2+ + 2e- → Cu は還元半反応の一例です。半反応式を使うと、反応の中で電子がどこからどこへ移動するかが一目で分かります。

半反応式の書き方の基本

ポイント1：反応の対象を半分に分け、左側を酸化される物質、右側を還元される物質として書きます。ポイント2：原子の数を整えたうえで、電子の数を揃えるようにします。ポイント3：酸性の介在条件では水素イオン H+、水分子 H2O を使って調整します。アルカリ性ではOH-を使います。

手順を短くまとめると、以下の順番で行います。1 反応の物質を半分に分けて左と右に置く。2 原子の数を他の元素も含めてそろえる。3 O の数は水分子で、H の数は水と H+ で調整する。4 電荷の差を埋めるために電子を加える。これで半反応式は平衡します。

具体例で見る半反応式

例1：酸化半反応 Zn → Zn2+ + 2e- 左の Zn が酸化されて Zn2+ になり、2e- が生じています。これは電子を放出する反応です。

例2：還元半反応 Cu2+ + 2e- → Cu 右の Cu が金属 Cu に還元され、電子を受け取っています。これが電子を受け取る反応です。

例3：複雑な半反応の balancing の一例 酸性条件で MnO4- が Mn2+ に還元される半反応は、MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O のように、H+ と H2O を組み合わせて原子と電荷をそろえます。酸性条件とアルカリ性条件ではバランスの取り方が少し異なる点に注意してください。

半反応式の活用と注意点

半反応式は電池の動作原理、腐食防止、金属のからみの反応など、実生活のさまざまな場面で役に立ちます。実際の全体反応を作るときには、酸化半反応式と還元半反応式を電子の数が等しくなるように組み合わせます。反応の理解を深めるには、まずは身近な金属の酸化・還元の例を繰り返し練習するとよいでしょう。

まとめと表

半反応式とは、酸化または還元のうち“一方だけ”を表す式で、電子の動きを追う道具です。書き方の基本は、反応物・生成物の分離、原子の数の揃え、電子数の揃え、水素イオンと水の補助を使う、という点です。具体例を通じて、酸化半反応・還元半反応の違いと、バランスの取り方のコツを学ぶことができます。今後、全体の酸化還元反応を理解する際にも、半反応式の考え方と balancing の手順が大きな助けになるでしょう。