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[include(틀:프로젝트 문서,프로젝트=나무위키 화학 프로젝트)]
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== 개요 ==
화학에서, 산화수(oxidation number, 酸化數)는 산화·환원 반응을 설명하기 위해 도입되는 개념으로, 물질 중의 원자에 걸리는 상대적 전하량을 나타내는 수치이다.
[[이온 결합]]에서는 전자의 이동이 분명하나, [[공유 결합]]에서는 전자의 이동이 분명하지 않으므로, 공유 결합에서는 [[전기 음성도]]가 큰 원자가 공유 전자쌍을 완전히 차지한다고 가정하고 산화수를 구한다. 예컨대 [[물|H,,2,,O]]의 경우, 전기음성도가 큰 산소원자가 공유 전자쌍을 독차지한다고 가정하면 2[H^^+^^] [O,,2,,^^-^^] 가 되며, 수소의 산화수는 +1, 산소의 산화수는 -2이다.
그러나 실제 화학결합에서 전기 음성도가 큰 원자가 전자쌍을 완전히 차지하는 것이 아니므로 산화수는 어디까지나 가상의 수치이다. 이 허점을 보완하기 위해 산화수에 여러 규칙이 존재한다. (산화수를 어떻게 활용해야 하는지는 산화수의 규칙을 다룬 뒤, 그 다음 문단에서 다루기로 한다.)

== 규칙 ==
[* '[[하이탑]] 화학Ⅰ'을 참고하였음.]
산화·환원 반응식에서 각 물질들의 산화수를 결정할 때, 아래의 4개 규칙은 절대적으로 성립한다.

'''기본 규칙'''
· [[원소(화학)|원소]]를 구성하는 [[원자]]의 산화수는 0이다.
ex. C, Cl,,2,,, P,,4,,에서 각 원자의 산화수는 모두 0이다.
· 단원자 이온의 산화수는 이온의 전하와 같다.
ex. Na^^+^^, Cl^^-^^, Mg^^2+^^, O^^2-^^의 산화수는 각각 +1, -1, +2, -2이다.
· 다원자 이온의 각 원자의 산화수의 합은 다원자 이온의 전하와 같다.
ex. OH^^-^^에서 (O의 산화수) + (H의 산화수) = (이온의 전하) ((-2)+(+1)=(-1))이다.
· [[화합물]]을 구성하는 모든 원자의 산화수의 합은 0이다.
ex. H,,2,,O에서 (H의 산화수) × 2 + (O의 산화수) × 1 = 0 ((+1)×2+(-2)×1=0)이다.

아래의 규칙은 산화수를 결정할 때 알아 두면 편리하다. 규칙이 상충될 때에는 우선 순위가 높은 규칙에 따르는데, A, B, C 순으로 우선 순위가 높다.

'''보조 규칙'''
규칙 A: · [[알칼리 금속]](1족 금속 원자)의 산화수는 +1이다.
· [[알칼리 토금속]](2족 금속 원자)의 산화수는 +2이다.
· [[알루미늄|Al]]의 산화수는 +3이다.
· [[플루오린|F]]의 산화수는 -1이다.[* 플루오린은 전기 음성도가 가장 큰 원소이므로 언제나 전자를 얻어 산화수가 -1이 된다.]
물론, 위의 기본 규칙을 고려하면 F,,2,,에서의 경우 0이다. 이는 아래의 H와 O에 대해서도 마찬가지이다.
규칙 B: 일반적으로, 화합물에서 H의 산화수는 +1이며, 금속의 수소 화합물에서는 -1이다.[* 금속의 전기 음성도가 수소의 전기 음성도(2.1)보다 작기 때문이다.]
규칙 C: 화합물에서 [[산소|O]]의 산화수는 -2이다.
단, [[플루오린|F]]와 결합할 때에는 +2이다.[* 산소보다 전기음성도가 큰 물질이 플루오린 뿐이기 때문이다.] 또한 과산화물에서는 -1이다.[* H,,2,,O,,2,,의 경우, 화합물에서 산화수의 총합은 항상 0이라는 기본 규칙과 우선 순위가 높은 규칙 A, B에 의해 O의 산화수가 -1이 된다.]

== 활용법 ==
어떤 원자나 이온이 전자를 잃으면([[산화]]) 산화수가 증가하고 전자를 얻으면([[환원]]) 산화수가 감소한다. 따라서 화학 반응식에서 반응 전과 후의 산화수를 비교하여 특정 원소가 산화됐는지 환원됐는지, 산화제로 작용했는지 환원제로 작용했는지 따질 수 있다.

실제로 산화수를 이용해서 산화제와 환원제를 파악해 보자. 아래의 반응은 굳이 산화수를 계산하지 않고도 파악할 수 있지만, 어디까지나 예시이므로 계산해 보기로 한다.

Fe,,2,,O,,3,, + 3C → 2Fe + 3CO

반응 전과 반응 후로 나누면

전: Fe,,2,,O,,3,,, 3C
탄소의 산화수는 0이다. 산소의 경우 예외적인 경우가 아니면 산화수는 -2이다. 화합물 내의 원소들의 산화수 총 합은 0이다. 따라서 철의 산화수는 +3이다.

후: 2Fe, 3CO
철의 산화수는 0이다. 산소는 산화수는 -2이다. 따라서 탄소의 산화수는 +2이다.

산화수의 변화를 정리해 보면

Fe: +3 → 0 O: -2 → -2 C: 0 → +2

철의 산화수가 감소하였으므로 철은 이 반응에서 환원되었다. 그리고 탄소의 산화수는 증가하였으므로 이 반응에서 산화되었다.
따라서 산화제는 Fe,,2,,O,,3,,이고, 환원제는 C이다.

복잡한 반응에서의 산화제와 환원제의 판단은 산화수를 이용하는 것이 좋다.
== [[화학Ⅰ]]에서 ==
산화수는 산화·환원 반응을 파악할 때 중요한 역할을 한다. 아래 선지를 예로 들어 보자.

· 이 반응식은 산화·환원 반응식이다.
☞ 반응 전과 후에 원자 1개라도 산화수의 변화가 있으면 산화·환원 반응식이며, 그렇지 않다면 산화·환원 반응식이 아니다.

· 이 화합물은 산화되었다. (= 이 화합물은 환원제이다.)
☞ 역시 산화수의 변화를 통해 파악한다. 화합물을 이루는 원자 각각이 산화수가 바뀌었는지 확인한 뒤, 바뀐 산화수의 합으로 산화·환원을 판단한다.
[[분류:화학]]

산화수 - 편집 역사

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