酸化数の計算方法｜文系のための高校化学基礎

酸化還元の単元がよくわからない…
テスト対策・共通テスト対策をしたいけど何からすればよいのか…

こんな方にまず会得してもらいたいのが
「酸化数」の求め方。

酸化数は簡単なルールと解法の手順を身に付けることで、
簡単に求められるようになります。

さらに、酸化数が求められるようになると、
それに連動して様々な問題が一気に解けるようになるので、
習得のコスパ◎です！

この記事では「酸化数の計算方法」を、
化学が苦手な文系の高校生にもわかりやすく解説をします。

化学基礎の定期テスト・共通テストの突破を目指して、
この記事で酸化数を完ぺきにしましょう！

酸化数って何？（詳しく説明｜初見はスルーOK！）

酸化数が何なのか気になる人はここから読んでください。

とりあえず最短で化学基礎をおさえたい方は、次の見出しからでOKです！

酸化数とは、
その原子が電子をどれだけ失った（または受け取った）かを表す数
です。

その原子が電子を１つ失うと酸化数は１増えて、
電子を一つ受け取ると酸化数は１減ります。

ところで、酸化還元と電子の関係は覚えていますか？

電子を失うとその原子は酸化、電子を受け取ると還元される。
これが酸化還元と電子の関係です！

「酸化数の定義」と「酸化還元と電子の関係」を組み合わせると…

酸化数が増えるとその原子は酸化、酸化数が減るとその原子は還元される。

という関係を導くことができます。

酸化数って何に使う？（初見はここから！）

これから酸化数の計算方法を学習する前に、
まずは酸化数について学ぶメリットを見ておきましょう。

酸化数の役割は、
反応の前後でその物質が酸化・還元されたかを判定することです。

反応の前後で酸化数が増えていたら、その物質は酸化されている。

このように、酸化還元のチェッカーとして酸化数を使います。

例）

この反応について、酸化数を計算してみると…

$H_2のNは酸化数0, NH_3 のH は酸化数+1$

よって$H_2は酸化されている。$

$N_2のNは酸化数0, NH_3 のN は酸化数-3$

よって$N_2は還元されている。$

このように、酸化数はその物質が酸化・還元されたかをチェックするために使います。

酸化数の実践的な使用方法はまた別の記事で詳しく説明します。
この記事ではまずは土台として、酸化数の計算方法を覚えましょう。

酸化数の計算のために覚えるルール

まずは各元素についてのルールを４つ覚えましょう。

これらは暗記必須のルールです。

---

■ ルール① 化合物中の水素は原則＋１

化合物中の水素の酸化数は原則＋１です。

例：

• H₂O → 水素の酸化数は＋１
• HCl → 水素の酸化数は＋１

例外：

• NaH → 水素の酸化数は－１
• CaH₂→ 水素の酸化数は－１

金属と結合する場合は、水素の酸化数はー１です。
このような例外も覚えておきましょう。

---

■ ルール② 化合物中の酸素は原則ー２

化合物中の酸素の酸化数は原則－２です。

例：

• H₂O → 酸素の酸化数は－２
• CO₂ → 酸素の酸化数は－２

例外：

• H₂O₂ → 酸素の酸化数は－１
• BaO₂ → 酸素の酸化数は－１

O₂²⁻（過酸化物イオン）を含む場合は −1 です。

特に過酸化水素（H₂O₂ ）は定期テストでも頻出なので覚えておきましょう。

---

■ ルール③ 化合物中のアルカリ金属は ＋１

Li, Na, K などは
化合物中で必ず +1

---

■ ルール④ 化合物中のハロゲンは 原則－１

F, Cl, Br, I は
基本的に −1

例：

• HF → Fは −1
• CaCl₂ → Clは −1

（※酸素と結合する場合などの例外は発展内容）

ここまでが「暗記ゾーン」です。

しかし、これだけでは
NH₃ のような問題は解けません。

ルール①～④に登場しなかった元素の酸化数を求めるために、
あと３つルールを追加しましょう。

■ ルール⑤ 単体は0

• H₂ → 水素の酸化数は０
• O₂ → 酸素の酸化数は０

---

■ ルール⑥ 化合物全体の和は０

中性の化合物では、
すべての原子の酸化数の合計 = 0

■ ルール⑦ イオンは「電荷と一致」

例：

• SO₄²⁻ → 合計 −2
• NH₄⁺ → 合計 +1

ルール①～④は暗記すべきルールだったのに対して、
ルール⑤～⑦はそれ単体では効力を発揮しないルールです。

ルール⑤～⑦は酸化数のを求めるための立式を立てる際に役立つルールです。

ここから先は①～④に登場しなかった原子の酸化数の求め方を解説します。

分子・多原子イオン中の原子の酸化数の求め方

ルール①～④になかった原子の酸化数の求め方は以下の通りです。

この手順を用いてNH₃, NO₃⁻ 中の窒素原子の酸化数を求めてみましょう。

NH₃の窒素原子の酸化数を求める

この手順に従って実際に求めます。

分かるものから埋める

水素の酸化数は原則＋１
このルールを使いましょう。

分からない元素をｘと置く

窒素原子の酸化数は分からないのでｘとおきます。
このｘの値が分かればクリアですね。

全体の和＝0（または電荷）で式を立てる

NH₃分子全体の酸化数の和は０

ここから方程式が立てられます。

$x+(+1)\times3=0$

方程式を解く

この方程式を解くと

$x=-3$

よって、NH₃中の窒素原子の酸化数は－３です。

NO₃⁻ の窒素原子の酸化数の求め方

多原子イオンについても同様に処理をしてみましょう。

分かるものから埋める

酸素の酸化数は原則ー２
このルールを使いましょう。

分からない元素をｘと置く

窒素原子の酸化数は分からないのでｘとおきます。
このｘの値が分かればクリアですね。

全体の和＝0（または電荷）で式を立てる

NO₃⁻全体の酸化数の和は－１なので

ここから方程式が立てられます。

$x+(-2)\times3=-1$

方程式を解く

この方程式を解くと

$x=+5$

よって、NO₃⁻中の窒素原子の酸化数は＋５です。

まとめ

酸化数の計算方法はうまくつかめましたか？

ルール①～④は完璧に暗記。
ルール⑤～⑦と組み合わせて酸化数を求める。

ルールを覚えたら、今度は方程式を立てて計算を練習。

酸化数の計算は、繰り返し練習してスムーズにこなせるようにしましょう。

実際に自分の手を動かして、例題や学校ワークの問題をよく練習してください！

次に読むべき記事

酸化数が理解できたら、次にやるべきことは1つです。

酸化・還元の見分け方

共通テストでは、

• どれが酸化か
• どれが還元か

を判断する問題が頻出です。

ここでも重要なのは、
感覚ではなく「判断の型」です。

▶︎ 次の記事はこちら
→「酸化還元の見分け方｜一瞬で判断するための型」