不均衡

化学において、不均化（不均化とも呼ばれる）は、中間の酸化状態の化合物が、より高い酸化状態の化合物とより低い酸化状態の化合物の2つに変化する酸化還元反応である。 ^{[1] [2]}不均化の逆、例えば中間の酸化状態の化合物がより低い酸化状態とより高い酸化状態の前駆体から形成される場合などは、均化（共均化とも呼ばれる）と呼ばれる。

より一般的には、この用語は、あるタイプの2つの分子が反応して2つの異なるタイプの分子を生成するあらゆる非対称化反応に適用できます。^[3]

2 A → A' + A"

この拡張された定義は酸化還元反応に限定されず、水の自己イオン化などの分子の自動イオン化反応も含まれます。対照的に、一部の著者は、配位子交換のみが関与し酸化還元が関与していないこのタイプの反応（どちらの方向でも）を指すために再分配という用語を使用し、そのようなプロセスを不均化および均化と区別しています。たとえば、シュレンク平衡

2 RMgX → R ₂ Mg + MgX ₂

再分配反応の一例です。

詳細に研究された最初の不均化反応は次の通りです。

2 Sn ²⁺ → Sn ⁴⁺ + Sn

これは1788年にヨハン・ガドリンによって酒石酸塩を用いて研究された。彼の論文のスウェーデン語版では、彼はこれをソンドリングと呼んだ。^{[4] [5]}

• 塩化水銀(I)は紫外線照射により不均化します: ^{[説明が必要]}

Hg ₂ Cl ₂ → HgCl ₂ + Hg

• リン酸は200℃に加熱すると不均化してリン酸とホスフィンを生成します。

4H3PO3 → _3H3PO4 + _PH3​​_​​_​

• 非対称化反応は、重炭酸塩の熱分解で示されるように、不均化反応と呼ばれることもあります。

2 HCO−3 → コー2−3+ H ₂ CO ₃

この酸塩基反応では酸化数は一定のままです。

• 不均化のもう一つの変種はラジカル不均化であり、2 つのラジカルがアルケンとアルカンを形成します。

${\displaystyle {\ce {2CH3-{\underset {^{\bullet }}{C}}H2->{H2C=CH2}+H3C-CH3}}}$

• 微生物による硫黄中間体の不均化は堆積物中に広く観察されている。^{[6] [7] [8] [9]}

4 S ⁰ + 4 H ₂ O → 3 H ₂ S + SO2−4+ 2時間⁺

3 S ⁰ + 2 FeOOH → SO2−4+ 2 FeS + 2 H ⁺

4 ソ2−3+ 2 H ⁺ → H ₂ S + SO2−4

• 塩素ガスは濃水酸化ナトリウムと反応して塩化ナトリウム、塩素酸ナトリウム、水を形成します。この反応のイオン式は次のとおりです。^[10]

3 Cl ₂ + 6 OH ⁻ → 5 Cl ⁻ + ClO−3+ _3H2O​

塩素反応物の酸化数は0である。生成物では、Cl ^{−イオン中の塩素の酸化数は-1であり、還元されているが、} ClO中の塩素の酸化数は-1である。−3イオンは +5 であり、酸化されていることを示します。

• 多くのハロゲン化合物の分解には不均化反応が伴う。フッ化臭素は非水性媒体中で不均化反応を起こして三フッ化臭素と臭素を形成する： ^{[11] [引用が必要]}

3 BrF → BrF ₃ + Br ₂

• スーパーオキシド フリーラジカルから過酸化水素と酸素への不均化は、生体システム内でスーパーオキシドディスムターゼ酵素 によって触媒されます。

20時−2+ 2 H ⁺ → H ₂ O ₂ + O ₂

酸素の酸化状態は、スーパーオキシドフリーラジカルアニオンでは − 1 ⁄ 2、過酸化水素では −1、二酸素では 0 です。

• カニッツァーロ反応では、アルデヒドがアルコールとカルボン酸に変換されます。関連するティシュチェンコ反応では、有機酸化還元反応生成物は対応するエステルです。コルンブラム-デラマーレ転位では、過酸化物がケトンとアルコールに変換されます。

• ヨウ化カリウムまたはカタラーゼ酵素によって触媒される過酸化水素の水と酸素への不均化反応：

2 H ₂ O ₂ → 2 H ₂ O + O ₂

• ブードワール反応では、一酸化炭素が炭素と二酸化炭素に不均化します。この反応は、例えばカーボンナノチューブを製造するためのHiPco法で使用されています。高圧一酸化炭素は、鉄粒子の表面で触媒されると不均化します。

2 CO → C + CO ₂

• 二酸化窒素中の窒素の酸化状態は +4 ですが、この化合物が水と反応すると、硝酸と亜硝酸の両方が形成されます。ここで、窒素の酸化状態はそれぞれ +5 と +3 です。

2 NO ₂ + H ₂ O → HNO ₃ + HNO ₂

• アジ化水素酸とアジ化ナトリウムでは、これらの非常にエネルギーの高い線状多原子種の3つの窒素原子のそれぞれが-1⁄3の酸化状態を持っています。これらの不安定で毒性の高い化合物は、水溶液中で不均化して、 pH条件に応じて窒素ガス（ N2）とアンモニウムイオン、またはアンモニア_を形成します。これは窒素のフロスト図によって簡単に確認できます。^[12]

酸性条件下では、アジ化水素酸は次のように不均化します。

3 HN ₃ + H ⁺ → 4 N ₂ + NH+4

中性または塩基性条件下では、アジ化物イオンは次のように不均化します。

3 北−3+ 3 H ₂ O → 4 N ₂ + NH ₃ + 3 OH ⁻

• ジチオン酸は酸加水分解を受けてチオ硫酸塩と亜硫酸水素塩になる：^[13]

2S2O_​​2−4+ H ₂ O → S ₂ O2−3+ 2 HSO−3

• ジチオン酸はアルカリ加水分解されて亜硫酸塩と硫化物になる：^[13]

3 Na ₂ S ₂ O ₄ + 6 NaOH → 5 Na ₂ SO ₃ + Na ₂ S + 3 H ₂ O

• ジチオネートは、冷却した二酸化硫黄の水溶液を二酸化マンガンで酸化することによって大規模に製造される：^{[14] [引用が必要]}

2 MnO ₂ + 3 SO ₂ → MnS ₂ O ₆ + MnSO ₄

フリーラジカル連鎖成長重合では、不均化段階によって連鎖停止が起こり、成長中の鎖分子から別の鎖分子に水素原子が移動して、2つの死んだ（成長していない）鎖が生成される。^[15]

鎖—CH ₂ –CHX ^• + 鎖—CH ₂ –CHX ^• → 鎖—CH=CHX + 鎖—CH ₂ –CH ₂ X

ここで、Chain—はすでに形成されたポリマー鎖を表し、^{• は}反応性のフリーラジカルを示します。

1937年、ハンス・アドルフ・クレブスは、自身の名を冠したクエン酸回路を発見し、特定の細菌によるピルビン酸の嫌気的不均化反応を、_全体反応に従って乳酸、酢酸、CO2に変換した。 ^[16]

2 CH ₃ COCOOH + H ₂ O → CH ₃ CH(OH)COOH + CH ₃ COOH + CO ₂

ピルビン酸の他の小さな有機分子（環境条件に応じてエタノール + CO ₂、または乳酸と酢酸）への不均化も、発酵反応の重要なステップです。発酵反応は、不均化または不均化生化学反応と見なすこともできます。実際、これらの複雑な生化学システムで化学エネルギーを供給する酸化還元反応における電子の供与体と受容体は、還元剤または酸化剤として同時に作用する同じ有機分子です。

生化学的不均化反応のもう一つの例は、アセトアルデヒドがエタノールと酢酸に不均化することである。^[17]

呼吸では電子が基質（電子供与体）から電子受容体に伝達されるが、発酵では基質分子の一部自体が電子を受け取る。したがって、発酵は不均化の一種であり、基質の酸化状態の全体的な変化は伴わない。発酵基質のほとんどは有機分子である。しかし、まれなタイプの発酵では、特定の硫酸還元細菌における無機硫黄化合物の不均化も伴う可能性がある。^[18]

堆積物の硫黄同位体は、地球の過去の環境（古環境）を研究するためによく測定されます。堆積物の硫黄同位体に影響を与えるプロセスの 1 つである硫黄中間体の不均化は、過去の海洋の 酸化還元状態を研究する地球科学者の注目を集めています。

硫酸還元細菌は硫酸塩を取り込み硫化物を生成する際に硫黄同位体を分別する。2010年代以前は、硫酸還元によって硫黄同位体が最大46‰分別されると考えられていた^[19]。また、堆積物中に記録された46‰を超える分別は、堆積物中の硫黄中間体の不均化によるものであるに違いない。この見解は2010年代以降に変化した。^[20]不均化の基質は硫酸還元の生成物によって制限されるため、ほとんどの堆積環境では不均化の同位体効果は16‰未満であるはずである。^[9]

不均化は、不均化を強いられる微生物、または硫酸還元も行える微生物によって行われる。不均化の一般的な基質には、元素硫黄（S ₈）、チオ硫酸（S ₂ O2−3）および亜硫酸塩（SO2−3）。^[9]

クラウス反応は、硫化水素( H ₂ S ) と二酸化硫黄( SO ₂ ) が関与して元素硫黄と水を生成する均化反応 (不均化の逆)の一例です。

2 H ₂ S + SO ₂ → 3 S + 2 H ₂ O

クラウス反応は、石油精製プラントでガスの脱硫に使用される_クラウスプロセスに含まれる化学反応の1つであり、保管、輸送、可能な場合は再利用、および廃棄が容易な固体元素硫黄（S8 ）の形成につながります。

• ジスムターゼ
• 酸化還元酵素
• 発酵（生化学）