半反応式は、酸化還元反応を電子を渡す側（還元剤）と受け取る側（酸化剤）に分けて書いた式です。左辺に反応物、右辺に生成物を書いたら、酸素の不足をH2O、水素の不足をH+、電荷の偏りをe−で補う4つの手順で、どの酸化剤・還元剤でも同じ形に組み立てられます。
この式は試験のためだけの道具ではなく、塩素系漂白剤の殺菌、鉄のさび、鉛蓄電池の充放電、めっき排水の六価クロム処理、排水のCODの測定も、すべて電子のやりとりとして同じ書き方で表せます。半反応式が書ければ、薬品がどれだけ要るかまで電子の数から読めます。
この記事では、半反応式の意味と4つの手順、主な酸化剤・還元剤の一覧と暗記を減らす考え方、見分け方、化学反応式と量計算への使い方の順に整理します。後半では、漂白・防食・電池・排水処理・滴定といった工場の現場で、半反応式がどう使われているかを見ていきます。
半反応式とは？電子を渡す側と受け取る側に分けた式
酸化還元反応では、ある物質が電子を失い（酸化される）、別の物質がその電子を受け取ります（還元される）。相手を酸化して自分は還元される物質が酸化剤、相手を還元して自分は酸化される物質が還元剤で、反応全体は還元剤から酸化剤へ電子が移る1つの出来事です。
この出来事を「電子を出す反応」と「電子を受け取る反応」の2本に分けて書いたものが半反応式で、化学反応式の半分にあたることからこう呼ばれます。2本の式には電子e−が書かれ、足し合わせて電子を消すと、ふだん見る化学反応式に戻ります。
還元剤が出した電子を酸化剤が受け取ります。出す側と受け取る側を別々に書いたものが半反応式です。
※下の2つの式は例です。還元剤の半反応式では電子が右辺に、酸化剤の半反応式では電子が左辺に出てきます。
半反応式を分けて書く利点は、相手が変わっても同じ式を使い回せることです。過マンガン酸イオンの半反応式を1本持っておけば、相手が鉄（II）イオンでも過酸化水素でも、電子の数を合わせて足すだけで反応式ができ、量の計算にもそのまま使えます。
半反応式の作り方：4つの手順
半反応式は、反応物と生成物さえ分かれば、決まった4つの手順で誰が書いても同じ式になります。酸素→水素→電荷の順にそろえるのがこつで、ここでは硫酸で酸性にした液の中の過マンガン酸イオンMnO4−を例に、1段ずつ組み立てます。
反応物と生成物を書いたら、酸素、水素、電荷の順に両辺の数をそろえ、最後に検算します。
※書き終えたら、両辺の原子の数と電荷の合計が等しいか、受け取る電子の数が酸化数の変化と合うかを確かめます（検算）。
左辺に反応物、右辺に生成物を書く
最初に、反応する物質を左辺に、反応してできる物質を右辺に書きます。過マンガン酸イオンは酸性の液ではマンガン（II）イオンMn2+になるので、式は MnO4−→Mn2+ から始まります。
4つの手順のうち、覚える必要があるのはこの生成物だけです。条件が書かれていないときは、水溶液中の反応なら酸性の式がよく使われ、過マンガン酸カリウムを使う滴定もほとんどが硫酸酸性で行われます。
酸素の不足を水（H2O）で補う
左辺のMnO4−には酸素が4個ありますが、右辺のMn2+には1個もありません。水溶液の中で酸素を出し入れできるのは水なので、酸素が足りない右辺に、足りない4個分の水を加えます。
水素の不足を水素イオン（H+）で補う
右辺に水を4個加えたので、今度は右辺に水素が8個でき、左辺の水素が8個足りなくなりました。酸性の液には水素イオンが十分にあるので、水素が足りない左辺にH+を8個加えます。
電荷の偏りを電子（e−）で補う
最後に両辺の電荷を数えると、左辺は−1＋8＝＋7、右辺はMn2+の＋2だけです。左辺のほうが＋5多いので、−1の電荷をもつ電子を左辺に5個加えると両辺が＋2でそろい、半反応式が完成します。
電子の数は、酸化数の変化からも確かめられます。マンガンの酸化数が＋7から＋2へ5段下がるので電子は5個、という見方で手順④の答えを点検すると、書き間違いにすぐ気づけます。
酸化剤と還元剤の半反応式一覧：覚えるのは反応物と生成物だけ
手順の②〜④は機械的に進められるので、半反応式を作るうえで覚えるのは「何が何になるか」だけです。よく使う酸化剤・還元剤の反応物と生成物を、完成した半反応式と一緒に表にまとめます。
ただし同じ物質でも、液の酸性・塩基性や反応の相手によって生成物は変わります。表は水溶液中の代表的な条件での組み合わせなので、条件の列もあわせて確かめてください。
| 酸化剤（反応物） | 生成物 | 半反応式 | 条件 |
|---|---|---|---|
| O3（オゾン） | O2 | O3＋2H+＋2e−→O2＋H2O | 酸性 |
| H2O2（過酸化水素） | H2O | H2O2＋2H+＋2e−→2H2O | 酸性 |
| MnO4−（過マンガン酸イオン） | Mn2+ | MnO4−＋8H+＋5e−→Mn2+＋4H2O | 酸性 |
| MnO4−（過マンガン酸イオン） | MnO2 | MnO4−＋2H2O＋3e−→MnO2＋4OH− | 中性〜塩基性 |
| Cr2O72−（二クロム酸イオン） | Cr3+ | Cr2O72−＋14H+＋6e−→2Cr3+＋7H2O | 酸性 |
| HNO3（濃硝酸） | NO2 | HNO3＋H+＋e−→NO2＋H2O | 濃い液 |
| HNO3（希硝酸） | NO | HNO3＋3H+＋3e−→NO＋2H2O | 薄い液 |
| H2SO4（熱濃硫酸） | SO2 | H2SO4＋2H+＋2e−→SO2＋2H2O | 濃い液を加熱 |
| X2（Cl2・Br2・I2） | X− | X2＋2e−→2X− | ― |
| SO2（二酸化硫黄） | S | SO2＋4H+＋4e−→S＋2H2O | H2Sなど強い還元剤が相手 |
| O2（酸素） | H2O | O2＋4H+＋4e−→2H2O | 酸性（中性〜塩基性では O2＋2H2O＋4e−→4OH−） |
| 還元剤（反応物） | 生成物 | 半反応式 | 条件 |
|---|---|---|---|
| H2O2（過酸化水素） | O2 | H2O2→O2＋2H+＋2e− | MnO4−など強い酸化剤が相手 |
| SO2（二酸化硫黄） | SO42− | SO2＋2H2O→SO42−＋4H+＋2e− | 水溶液中 |
| H2（水素） | H+ | H2→2H+＋2e− | ― |
| Cl−（塩化物イオン） | Cl2 | 2Cl−→Cl2＋2e− | 電気分解の陽極など |
| I−（ヨウ化物イオン） | I2 | 2I−→I2＋2e− | ― |
| H2S（硫化水素） | S | H2S→S＋2H+＋2e− | ― |
| Fe2+（鉄（II）イオン） | Fe3+ | Fe2+→Fe3+＋e− | ― |
| C2O42−（シュウ酸イオン） | CO2 | C2O42−→2CO2＋2e− | 酸性・加温 |
| RCHO（アルデヒド） | RCOOH | RCHO＋H2O→RCOOH＋2H+＋2e− | ― |
| S2O32−（チオ硫酸イオン） | S4O62− | 2S2O32−→S4O62−＋2e− | ヨウ素との反応 |
| Zn・Feなどの金属 | 金属イオン | Zn→Zn2+＋2e− | ― |
表の物質の多くは工場でも身近で、過マンガン酸カリウムとシュウ酸ナトリウムは排水のCOD測定、チオ硫酸ナトリウムとヨウ化物イオンはヨウ素滴定、二クロム酸イオンはめっき排水の六価クロムとして登場します。こうした使い道は、後半の工場の章で順に取り上げます。
反応物と生成物の暗記を減らす方法
一覧の20本あまりを丸ごと覚える必要はありません。生成物は酸化数の上がり下がりから候補を絞り、H2O・H+・e−は覚えずに手順で合わせると決めれば、覚える量は「何が何になるか」の組み合わせだけに減ります。
酸化剤は酸化数が下がる物質なので、生成物は「酸素が取れた形」「単体やイオン」になりやすく、還元剤は逆に「酸素が付いた形」になりやすい傾向があります。以下では、つまずきやすい3つのケースを、この考え方で整理します。
酸化剤にも還元剤にもなるSO2とH2O2
二酸化硫黄と過酸化水素は、相手によって酸化剤にも還元剤にもなります。理由は、硫黄や酸素の酸化数が最高と最低のあいだにあり、上にも下にも動けるからで、どちらの役か迷ったら酸化数の行き先で生成物が決まります。
上の段ほど酸化された状態です。中間にいるSO₂とH₂O₂は、下がれば酸化剤、上がれば還元剤として働きます。
※凡例：上向きの矢印は酸化数が上がる（相手に電子を渡す＝還元剤）、下向きは下がる（電子を受け取る＝酸化剤）。
工場では、SO2の2つの顔がどちらも使われています。石油や天然ガスの処理で出る硫化水素から硫黄を回収するクラウス法では、硫化水素の約3分の1を燃やしてSO2にし、残りの硫化水素と反応させるので、SO2が酸化剤です。
一方、硫酸をつくる接触法ではSO2が酸素で酸化されてSO3になり、SO2は還元剤の側に回ります。同じ物質でも、相手の酸化力が自分より強いか弱いかで役が入れ替わると考えると、2つの式を別々に覚える必要がなくなります。
過酸化水素は、繊維・紙・パルプの漂白剤や化学品の原料として使われ、高純度品は半導体の洗浄・エッチング・レジスト剥離にも使われています。
保管中に少しずつ 2H2O2→2H2O＋O2 と分解するのは、同じ分子の酸素の一部が−2へ、一部が0へ動く「不均化」で、上の図の両方の向きが同時に起きている反応です。
水が絡む半反応式は、酸性と塩基性の書き換えで覚える
水の電気分解のように水そのものが反応する半反応式は、液が酸性か塩基性かで形が変わり、丸暗記しようとすると混乱しがちです。まず酸性の形で作り、塩基性なら両辺に同じ数のOH−を足してH+を水に変えると、1つの手順ですべての形が導けます。
この書き換えは、実際の装置の違いにそのまま対応します。アルカリ水の電気分解で水素をつくる装置や食塩電解の設備の陰極は塩基性の式で動き、固体高分子膜を使う水電解装置の陽極は酸性の式で動いています。
陰極・陽極ごとの反応は、どの装置でもこの2組の式の組み合わせで書けます（電気分解の反応式の記事で、陰極・陽極ごとに整理しています）。
濃硝酸と希硝酸は、水の量で生成物が変わる
硝酸は、濃いと二酸化窒素NO2、薄いと一酸化窒素NOが代表的な生成物になり、ここも取り違えやすいところです。語呂で覚えるより、二酸化窒素と水の平衡 3NO2＋H2O⇄2HNO3＋NO が、水の多い希硝酸では右へ、水の少ない濃硝酸では左へ動くと理由ごと押さえると忘れにくくなります。
窒素の酸化数は＋5から、NO2なら＋4へ1段、NOなら＋2へ3段下がるので、受け取る電子は濃硝酸が1個、希硝酸が3個です。銅との反応式や、実際には両方の気体ができること、鉄やアルミニウムが濃硝酸で溶けない不動態までは、濃硝酸と希硝酸の半反応式の記事で詳しく扱っています。
酸化剤と還元剤の違いと、半反応式での見分け方
半反応式を書けば、その物質が酸化剤か還元剤かは一目で分かります。電子e−が左辺にあれば電子を受け取る酸化剤、右辺にあれば電子を出す還元剤で、酸化数を計算しなくても、式の形だけで判断できます。
傾向としては、フッ素や酸素、塩素のように電子を引きつける力（電気陰性度）が大きい元素を含むものが酸化剤になりやすく、亜鉛や鉄などの金属は電子を手放しやすいため還元剤になりやすいといえます。どちらがどれだけ強いかは、標準電極電位という数値で比べられます。
| 半反応式（酸化剤側の向き） | 標準電極電位 E°（V） | 読み方 |
|---|---|---|
| O3＋2H+＋2e−→O2＋H2O | ＋2.08 | 左辺の物質が強い酸化剤 |
| H2O2＋2H+＋2e−→2H2O | ＋1.78 | |
| MnO4−＋8H+＋5e−→Mn2+＋4H2O | ＋1.51 | |
| Cr2O72−＋14H+＋6e−→2Cr3+＋7H2O | ＋1.33 | |
| O2＋4H+＋4e−→2H2O | ＋1.23 | 中間 |
| Fe3+＋e−→Fe2+ | ＋0.77 | |
| O2＋2H+＋2e−→H2O2 | ＋0.70 | |
| I2＋2e−→2I− | ＋0.54 | |
| Cu2+＋2e−→Cu | ＋0.34 | |
| 2H+＋2e−→H2 | 0 | 右辺の物質が強い還元剤 |
| Fe2+＋2e−→Fe | −0.44 | |
| Zn2+＋2e−→Zn | −0.76 |
表の上の行の酸化剤は、下の行の右辺にある還元剤から電子を奪えます。
たとえば過マンガン酸イオン（＋1.51 V）は、過酸化水素がO2になる反応（＋0.70 V）より上にあるので、過酸化水素を還元剤として酸化できます。図3で見た過酸化水素の2つの顔は、この表の「H2O2→2H2O」と「O2→H2O2」の2つの行に対応しています。
ただし標準電極電位は、25℃で濃度などが標準の状態にあるときの目安です。実際の液では濃度やpH、温度で電位が動き、反応の速さも別の問題なので、「起こりうる向き」を判断する道具として使います。
半反応式から化学反応式を作る方法
半反応式には電子が書かれていますが、化学反応式には電子は出てきません。酸化剤と還元剤の半反応式を、電子の数がそろうように何倍かして足し合わせ、電子を消すのが基本で、最後に反応に使った塩の形に戻します。
硫酸酸性での過マンガン酸カリウムKMnO₄と硫化水素H₂Sの反応を、4つの段階で組み立てます。
※段階3で止めたイオン反応式でも、量の関係は同じです。化学反応式が求められるときだけ段階4まで進めます。
2つの半反応式を並べる
硫酸で酸性にした液で、過マンガン酸カリウムKMnO4が硫化水素H2Sを酸化する反応を考えます。まず酸化剤と還元剤の半反応式を、一覧の表から書き出して上下に並べます。
電子の数をそろえる
（1）は電子を5個受け取り、（2）は電子を2個出します。5と2の最小公倍数の10にそろえるため、（1）を2倍、（2）を5倍にすると、出す電子と受け取る電子がどちらも10個になります。
両辺を足して電子を消す
2倍・5倍にした2本の式を足すと、両辺の10e−が消えます。水素イオンは左辺に16個、右辺に10個あるので、差し引いた6個を左辺に残すとイオン反応式ができます。
残ったイオンを組み合わせて化学反応式にする
イオン反応式のままでも反応の中身は表せていますが、化学反応式にするには実際に入れた物質の形に戻します。過マンガン酸イオンは過マンガン酸カリウムから来ているので両辺にK+を2個、H+は硫酸から来ているので両辺にSO42−を3個足します。
酸性にするのに硫酸を使うのは、硫酸イオンが酸化も還元もされにくく、反応の邪魔をしないからです。塩酸を使うと塩化物イオンが過マンガン酸イオンに酸化されて塩素が出てしまい、硝酸はそれ自体が酸化剤なので、どちらも電子の勘定が狂います。
量計算に化学反応式は必要か：電子の物質量でつなぐ
酸化剤や還元剤の量を求めるだけなら、化学反応式を最後まで組み立てる必要はありません。反応の途中で電子が増えたり減ったりすることはないので、還元剤が出した電子の物質量と、酸化剤が受け取った電子の物質量は必ず等しくなります。
例として、硫酸酸性で過酸化水素の濃度を過マンガン酸カリウムで滴定する計算を、電子の数だけで解いてみます。工程液を10倍に薄め、その10.00 mLを0.0200 mol/Lの過マンガン酸カリウム水溶液で滴定したところ、17.60 mLで薄い赤紫色が消えなくなったとします。
同じ問題を化学反応式から解いても、答えは変わりません。イオン反応式 2MnO4−＋5H2O2＋6H+→2Mn2+＋5O2＋8H2O の係数の比2：5を使うと、3.520×10−4×52＝8.800×10−4 molとなり、電子で数えた値と一致します。
反応式を作る手間がないぶん、電子の物質量で考えるほうが速く、間違いも減ります。品質管理の現場で行うCOD（化学的酸素要求量）の計算も、過マンガン酸カリウムが受け取った電子を酸素の量に換算するという、まったく同じ考え方でできています。
半反応式は電池・電気分解・分析の共通の土台
ここまでの4つの手順、電子の左右による見分け方、電子の物質量による計算は、酸化還元が出てくるどの分野でも共通です。電池の電極反応も、電気分解の陰極・陽極の反応も、滴定の計算も、すべて半反応式の読み書きに置き換えられます。
言い換えると、半反応式は化学の教科書の1単元というより、薬品が電子をやりとりする場面を共通の言葉で書くための道具です。次の章からは、その道具が実際の工場のどこで使われているかを見ていきます。
実際の工場では：酸化還元が使われる現場
工場で酸化還元が働いている場面は、漂白・殺菌、さびと防食、電池と電気分解、排水処理と分析の4つに大きく分けられます。どれも、何が電子を出し、何が受け取るかを半反応式で書くと、薬品の量や管理する指標の意味が見えてきます。
電子を受け取る側（酸化剤）と出す側（還元剤）が、現場ごとに入れ替わります。
※電池では負極で酸化、正極で還元が起き、電気分解では陽極で酸化、陰極で還元が起きます。
漂白・殺菌：次亜塩素酸と過酸化水素が電子を奪う
水道やプール、食品工場の殺菌に使う次亜塩素酸ナトリウムや高度さらし粉は、次亜塩素酸イオンClO−が電子を2個受け取って塩化物イオンになる酸化剤です。
殺菌の主役は電離していない次亜塩素酸HClOで、pHが上がってClO−の割合が増えると殺菌力が落ちるため、現場ではpHと残留塩素を一緒に管理し、どちらかだけを見て薬品の量を決めることはしません。
さらし粉や次亜塩素酸の製法・有効塩素の考え方はさらし粉の記事で整理しています。紙・パルプや繊維の漂白には、塩素を含まない酸化剤として過酸化水素も使われ、使ったあとに水と酸素になる点が選ばれる理由の1つです。
さびと防食：鉄が電子を手放す反応を止める
鉄がさびるのも酸化還元で、水と酸素がある場所では、鉄が電子を出して溶け出し、その電子を水に溶けた酸素が受け取ります。防食とは、この2本の半反応式のどちらかを止めるか、別の金属に肩代わりさせることだと言い換えられます。
亜鉛めっきした鋼材では、表面に傷ができても、亜鉛が先に溶ける犠牲防食で鉄が守られます。仕組みとブリキとの違いはトタンとブリキの違いで、塗装やめっきの選び方はめっきの種類と違いで詳しく扱っています。
もう一方の酸素の式を止めるのが、ボイラーの給水から溶けた酸素を取り除く脱酸素です。亜硫酸ナトリウムなどの還元剤を入れて 2SO32−＋O2→2SO42− と酸素を先に消費させ、配管や缶の鉄が酸素に電子を渡さないようにします（ボイラー水の水処理）。
脱酸素剤には、酸素と反応して窒素と水になるヒドラジン（N2H4＋O2→N2＋2H2O）も清缶剤として使われてきました。厚生労働省のリスク評価書ではヒトに対する発がん性が疑われる物質とされており、扱う場合は製品のSDSで有害性を確かめます。
電池と電気分解：電極ごとに1本の半反応式
電池は、酸化剤と還元剤を離れた2つの電極に置き、移る電子を導線に通して取り出す装置です。自動車やフォークリフト、非常用電源に使われる鉛蓄電池では、負極の鉛が還元剤、正極の二酸化鉛が酸化剤になり、放電すると両極とも硫酸鉛（II）に変わります。
放電で電子1 molが流れるごとに極板の質量がどう変わるかは、鉛蓄電池の反応式の記事で計算しています。水素と酸素を外から供給して同じ原理で電気を取り出すのが燃料電池です。
電気分解はその逆で、外から電圧をかけて電子を押し込み、自然には起きない向きの酸化還元を起こします。食塩水の電気分解では陽極で 2Cl−→Cl2＋2e−、陰極で 2H2O＋2e−→H2＋2OH− が起き、イオン交換膜法で塩素と水酸化ナトリウムがつくられています。
排水処理と品質管理の酸化還元
めっきや表面処理の工場の排水処理は、半反応式がいちばん直接に使われる現場の1つです。有害な物質を、還元剤や酸化剤で無害な形や沈められる形に変え、反応が終わったかをpHと酸化還元電位（ORP）で確かめながら薬品を入れていきます。
六価クロムは還元してから沈め、シアンは二段階で酸化して分解します。各槽でpHとORPを見て薬品を入れます。
※六価クロムの条件は広島県立総合技術研究所の試験（2013年）、シアンの条件は横河電機の技術資料による一例。実際の処理条件は排水の成分と設備に合わせて決めます。
六価クロムは還元してから沈める
クロムめっきの排水に含まれる六価クロム（二クロム酸イオンなど）は、そのままではアルカリを加えても沈殿しません。そこでまず還元剤で三価クロムに変え、そのあとアルカリで水酸化クロム（III）として沈める2段階の処理が一般的で、還元剤には亜硫酸水素ナトリウムなどが使われます。
足した式の左辺にH+があるとおり、還元は酸性で進み、反応につれて酸が消費されてpHが上がります。
広島県立総合技術研究所（2013年）は、クロムめっきの水洗水をpH 1〜4にそろえて還元を試しました。pH 3以下ではORPが急に下がる終点がはっきり現れ、pH 4では変化がなだらかで終点がつかみにくい結果で、還元剤を入れる間も硫酸を足してpHを一定に保っていました。
同じ試験で、還元後にアルカリで沈殿させた上澄み液のクロム濃度は、pH 8.0で0.6 mg/Lと最も低く、それよりpHを上げると再び高くなりました。
アルカリを入れすぎると沈殿が溶け戻るためで、この研究は「還元はpH 3以下で、沈殿ではアルカリを入れすぎない」ことを管理のこつとして挙げました。ただしこれは1つの工場の水洗水で調べた結果で、条件は排水ごとに確かめます。
処理後の水が守るべき値は、法令で別に決まっています。水質汚濁防止法の一律排水基準では、六価クロム化合物の許容限度が2024年4月1日に0.5 mg/Lから0.2 mg/Lへ強化されました。
電気めっき業の特定事業場には、2027年3月31日までの暫定基準として0.5 mg/Lが設けられています。
シアンはアルカリ塩素法で二段階に酸化する
めっき液に使われるシアン化合物を含む排水は、逆に酸化剤で分解します。代表的なアルカリ塩素法では、次亜塩素酸ナトリウムなどでシアン化物イオンCN−をシアン酸イオンCNO−に酸化し、さらにそれを窒素と二酸化炭素まで酸化する二段階で処理します。
計測機器メーカーの横河電機の技術資料では、一次反応でpHを10以上に保ち、ORPが400 mV以上になるまで塩素を入れる例が示されています。二次反応ではpHを7〜8に下げ、ORPが600 mV以上になるまで入れます。
一次反応を高いpHで進めるのは、途中でできる有毒な塩化シアンを速やかにシアン酸へ変えるためで、pHが下がると塩化シアンが気体で出るおそれがあります。
この方法で分解しやすいのは遊離のシアンで、鉄などと安定な錯体をつくったシアンは分解しにくいとされます。処理後の水には、一律排水基準でシアン化合物1 mg/Lの許容限度がかかり、自治体によってはさらに厳しい上乗せ基準があります。
酸化還元滴定：CODと過酸化水素の濃度管理
酸化還元は、濃度を測る道具としても工場の品質管理を支えています。量計算の章で使った過マンガン酸塩滴定は、過マンガン酸イオンの赤紫色そのものが終点の目印になるので指示薬が要らず、鉄（II）イオンや過酸化水素、シュウ酸、有機物の定量に使われます。
排水の有機物の量を示すCOD（CODMn）は、試料を硫酸酸性の過マンガン酸カリウムで100℃・30分間酸化し、消費された過マンガン酸カリウムを酸素の量に換算した値です。
計算に出てくる係数0.2も電子の勘定から来ていて、5 mmol/Lの過マンガン酸カリウム1 mLが受け取る電子は25 µmolで、酸素にすると0.2 mgにあたります。
もう1つの代表がヨウ素滴定で、塩素や過酸化水素、銅（II）イオンなどの酸化剤にヨウ化物イオンを加えてヨウ素を遊離させ、それをチオ硫酸ナトリウムで滴定します。デンプンの青色が消えた点が終点で、2S2O32−→S4O62−＋2e− の電子の数で計算します。
CODの測定条件や排水基準、総量規制までの全体は、前述のCODの記事で扱っています。薬品を扱う作業の手順づくりは、リスクアセスメントのやり方とあわせて確かめておくと安全です。
半反応式のよくある質問
酸化剤や還元剤の強さはどう比べればよいですか？
標準電極電位で比べます。半反応式を電子を受け取る向きに書いたとき、電位が高いほど左辺の物質は強い酸化剤で、低いほど右辺の物質は強い還元剤です。ただし実際の液では濃度やpHで電位が動くので、目安として使います。
塩基性の液での半反応式はどう書けばよいですか？
まず酸性と同じ手順でH+を使って式を作り、両辺にH+と同じ数のOH−を足します。H+とOH−を水にまとめ、両辺の水を差し引けば塩基性の式になります。
半反応式の生成物は全部覚える必要がありますか？
覚えるのは、よく使う酸化剤・還元剤の「何が何になるか」の組み合わせだけです。H2O・H+・e−の数は4つの手順で毎回合わせられるので、完成した式そのものを暗記する必要はありません。
アルコールなど有機物の半反応式も同じ手順で作れますか？
作れます。エタノールがアセトアルデヒドに酸化される反応なら、C2H5OH→CH3CHO＋2H+＋2e− となり、水素の差をH+、電荷の差をe−で合わせる点は無機物と同じです。
まとめ
- 半反応式は酸化還元を電子を出す側（還元剤）と受け取る側（酸化剤）に分けた式で、反応物と生成物を書いたら、酸素をH2O、水素をH+、電荷をe−でそろえる4つの手順で作る
- 覚えるのは「何が何になるか」だけ。生成物は液の条件で変わり、SO2とH2O2は相手しだいで酸化剤にも還元剤にもなる
- 電子が左辺なら酸化剤、右辺なら還元剤。強さは標準電極電位で比べる
- 化学反応式は電子の数をそろえて足し、残ったイオンを塩の形に戻す。量計算は「出した電子＝受け取った電子」で解ける
- 漂白・防食・電池・電気分解・六価クロムやシアンの排水処理・CODの測定は、どれも半反応式で書ける酸化還元
半反応式は、暗記の対象というより、電子のやりとりを共通の書き方で表すための道具です。4つの手順と電子の勘定を身につけておけば、初めて見る薬品の反応でも、何が起きて何がどれだけ要るかを自分で組み立てられます。
酸化還元を使って金属をつくる側の話は鉄の製錬や銅の電解精錬で、化学業界そのものの全体像は次の記事で確かめると、反応式と産業のつながりがつかみやすくなります。
出典
出典・参考資料（15件）を開く出典・参考資料を閉じる
- 標準電極電位：Chemistry LibreTexts「P1: Standard Reduction Potentials by Element」
- 過マンガン酸塩滴定（標定・終点・定量対象）：コトバンク「過マンガン酸塩滴定」（日本大百科全書、化学辞典 第2版）
- ヨウ素滴定：コトバンク「ヨウ素滴定」（化学辞典 第2版ほか）
- CODMn の測定手順と計算：神奈川県「CODMn の分析」
- 六価クロム排水の還元・沈殿処理：広島県立総合技術研究所 東部工業技術センター研究報告 No.26「クロムメッキ廃水の廃水処理における pH の影響」（2013年）
- 排水基準：環境省「一般排水基準」、神奈川県「六価クロム化合物及び大腸菌群数に係る一律排水基準等の改正について」
- シアン排水のアルカリ塩素法：Yokogawa「Oxidation Monitoring in the Cyanide Wastewater Treatment Process」
- 塩化シアンの加水分解とpH：欧州特許出願 EP0051967A1
- 過酸化水素の用途：三菱ガス化学「過酸化水素」、同「超純過酸化水素」
- クラウス法：US Patent 7658906「Sulfur recovery plant」、US Patent 4822591「Two-reactor, high-recovery sulfur plant and process」
- 次亜塩素酸の殺菌作用とpH：CDC「Chemical Disinfectants」
- 亜鉛めっきの犠牲防食：日本建設業連合会 鉄骨工事Q&A A-7-12「異種金属接触腐食（電食）」
- 鉛蓄電池の反応：電池工業会「電池のしくみについて」
- 脱酸素剤（亜硫酸ナトリウム）：US Patent 6861032「Oxygen scavenger and boiler water treatment chemical」
- ヒドラジンの用途と有害性：厚生労働省 化学物質による労働者の健康障害防止に係るリスク評価検討会「初期リスク評価書 No.29 ヒドラジン」（2009年6月）
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