酸化還元反応と正負の数の計算規則。

歴史的な事情により，電気現象を担う実体である電子の電荷は負の数として扱われており，化学反応における電子のやりとりや電気回路における電子の流れを考える際に頭がこんがらがりそうになる。

ところで，酸化還元反応における原子の酸化数の変化を考えることは，負の数を引くことが正の数を加えることと同じ効果をもたらすという計算規則を実感する良い機会であるように思う。

例えば電解精錬などで銅でできた陽極が銅イオン (II) として水溶液中に溶解していくという，「電子を吸い取られる」酸化反応は

Cu → Cu²⁺ + 2e^-

というイオン反応式で表せるが，銅原子の酸化数は「-1 の電荷をもつ電子を 2 個失ったので，0 から +2 に増加した」ということになり，これは

0 - (-2) = +2

という，日本では中学1年で習う大事な計算規則に対応する。

なお，電子を受け取って酸化数が減少する還元反応では，例えが高校化学で必修ともいえる，硫酸酸性の過マンガン酸カリウム水溶液におけるマンガン原子の酸化作用（マンガン Mn 自身は還元される）

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- → Mn²⁺ + 4H₂O

における Mn 原子の酸化数の変化

(+7) + (-5) = +2

のように，正の数と負の数の和に関する計算規則が利用されている。


こんなわけで，酸化数の変化の計算は正負の数の加法・減法を理解する上でとても良い題材だと思うので中学1年の数学に取り入れてはどうかと思うのだが，どうかなぁ。