[전기화학의 기본개념] 산화와 환원









산화/환원반응(Redox Reaction)



어떤 물질이 전자를 잃느냐 얻느냐에 따라 산화(oxidation)와 환원(reduction)으로 구분하여 전자의 이동 방향을 나타내게 된다. 이러한 산화와 환원반응은 물질들 간에 전자를 주고받으면서 동시에 쌍(couple)으로 일어나며, 절대로 혼자 일어나지 않는다. 그래서 산화와 환원이 일어나는 반응을 합하여 산화/환원반응(redox reaction)이라 뭉쳐 부르기도 한다.


중고등학교 교과서 및 일반화학 교재에 산화와 환원을 전자의 주고받음, 산소의 주고받음, 혹은 수소의 주고받음 등 3가지 방식으로 설명하는 경우가 많은데, 근본적으로는 산화/환원반응은 전자의 이동 반응이므로, 어느 물질이 전자를 잃는 것을 산화, 전자를 얻은 것을 환원이라 머리 속에 그 정의를 새겨두는 것이 가장 유용하다 하겠다. 

실제로 전자의 주고받음으로 산소 혹은 수소의 주고받음을 충분히 설명할 수 있고 이들은 전자이동반응에 포함되는 반응이기 때문이다. 또한, 전자전달 반응을 다른 관점에서 설명하는 용어가 있는데, 전자주개(electron donor), 전자받개(electron acceptor) 및 환원제(reducing agent), 산화제(oxidizing agent) 등의 용어이다. 

관찰하고 있는 물질의 입장에서 전자를 잃는 경우, 즉 산화반응은 상대방, 즉 다른 물질에게 전자를 주는 것이므로 전자주개(electron donor)라 말할 수 있다. 마찬가지로 전자를 얻은 물질은 환원되었는데, 이는 다른 물질로부터 전자를 받았기 때문에 전자받개라 표현할 수 있다. 

또 다른 표현 방법은 전자를 잃고 얻는 자체의 관심 대상의 물질에 대한 것보다 짝이 되는 다른 반응에 대한 관심을 가지고 기술하는 것이 환원제(reducing agent), 산화제(oxidizing agent)라 불리는 정의이다. 어느 물질이 산화되면 그 물질은 필연적으로 다른 물질에게 전자를 주어 그 물질을 환원시켰기 때문에 산화된 물질은 환원시킬 수 있는 능력이 있는 환원제라 표현할 수 있다. 

마찬가지로 자신이 전자를 받아들이기에 용이한, 즉 환원이 잘 되는 물질은 상대방을 잘 산화시키기 때문에 산화제라 표현하여도 된다. 결국, 산화/환원, 전자주개/전자받개, 환원제/산화제는 같은 현상을 어떤 관점, 무엇을 중심으로 바라보느냐에 따라 정의된 용어라 보면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

예를 들면 그림 1에서 물질 A가 물질 B에 전자를 주어 A+와 B-가 되었다 하면, A는 산화되었다 말해도 되고, 전자주개로 작용하였다 해도 되고, 환원제 역할을 하였다 표현해도 다 맞는 말인 것이다. 마찬가지로, B는 환원되었고, 전자받개로 작용하였으며, 산화제 역할을 한 것이다.


그림 1. 산화/환원, 전자주개/전자받개, 환원제/산화제의 개념















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