酸化・還元反応の基本的な意味

「酸化・還元反応の基本的な意味」についてお話いたします。水処理では、さまざまな物質を除去するために酸化剤や還元剤を投入して酸化・還元反応を起こします。たとえば、C(炭素)とO₂でCO₂(二酸化炭素)ができるなどの反応が代表例です。ここでは、その酸化・還元反応について解説いたします。

解説

水処理において、クロムやシアンなどを除去するために、酸化・還元反応が使われます。この酸化・還元反応をここで簡単に紹介します。一般的に酸化とは、酸素によって起こる物質の反応のことをいいます。たとえば、C(炭素)とO₂(酸素)とが反応してCO₂(二酸化炭素)を生じる反応などがそれに相当します。また、有機物が燃焼するとCO₂とH₂O(水)が生じますが、この反応も酸化反応です。好気性微生物が働いて有機物をCO₂とH₂Oに分解する場合も、やはり酸化といいます。このように酸化は自然界において、有機化学的に限らず、無機化学的にも、いろいろな形で発生しています。

酸素あるいは電子の受け渡しが酸化・還元反応

酸化反応は、一般的に可逆的であることが多く、酸化と逆の反応を還元といい、両者を一体にして酸化・還元反応といいます。酸化・還元反応が進行している場合、一方には必ず酸化される物質(被酸化物)があり、片方には還元される物質が存在します。O₂は酸化剤の代表的なものです。ただし、酸素以外にも酸化剤はあり、また酸化剤がなくても酸化・還元反応は進行します。酸化･還元を大別すると以下の2種に分けることができます。
(1)狭義の酸化･還元とは、O₂、Cl₂、Br₂などの酸化剤が一方にあって、他方にH₂や金属などの還元性物質があって起こる反応(塩素消毒や過マンガン酸カリウムによる酸化などによる酸化反応)をいいます。
(2)広義の酸化･還元とは、ある物質が所有している電子を失うこと(酸化)と、他の物質がその電子を受け取ること(還元)をいいます。なお、酸化・還元反応の様子は、pH計やORP計によって監視されます。これらは測定する対象が異なり、前者は水中の水素イオン濃度を測定しますが、後者は酸化・還元に関係するすべてのイオンが対象となります。

解説者

栗田工業株式会社

池上徹

出典：よくわかる水処理技術（株式会社日本実業出版社発行）