酸化数
酸化数(さんかすう、英語: oxidation number)とは、対象原子の電子密度が、単体であるときと比較してどの程度かを知る目安の値である。1938年に米国のウェンデル・ラティマー(英語版)が考案した。
酸化とはある原子が電子を失うことであるから、単体であったときより電子密度が低くなっている。それに対して還元とはある原子が電子を得ることであるから、単体であったときより電子密度が高くなっている。
ある原子が酸化状態にある場合、酸化数は正の値をとり、その値が大きいほど電子不足の状態にあることを示す。逆に還元状態にある場合には負の数値をとり、その値が大きいほど電子過剰の状態にあることを示す。
酸化数が高いほど(酸化数が大きいほど)、電子の密度は低い。
酸化数はローマ数字で記述するのが通例であるが、算用数字を用いてもよい。
ある多原子分子・多原子イオンを構成しているすべての原子の酸化数の和は、その多原子分子・多原子イオンの持つイオン価と等しい。
以上の定義により炭素の化合物における炭素原子の酸化数を例に挙げると、以下のようになる:
メタンCH4:−IV
メタノールCH3OH:−II
ホルムアルデヒドH2C=O:0
ギ酸HCOOH:+II
二酸化炭素CO2:+IV
なお便宜的に化合物中の水素の酸化数を+I、酸素の酸化数を−IIと定義して、酸化数を計算することも行われている。しかし水素より電気陰性度の大きい元素は炭素・窒素・酸素・フッ素・硫黄・塩素・セレン・臭素・ヨウ素に限られるので、それ以外の元素の水素化物に水素の酸化数を+Iとする定義は適用できない。同様に酸素同士の結合がある過酸化物、酸素より電気陰性度の大きいフッ素との化合物では酸素の酸化数を−IIとする定義は適用できない。