今日学校で酸化数の定義や決まり事を習いました。
その時に教科書の欄外に
1.過酸化物の中の酸素の酸化数は-1である。
2.電気陰性度の小さい金属の水素化物では、水素の酸化数は-1である。
とありました。
これは特殊な場合として覚えるしかないなと思い、
頭にたたき込んだのですが、
教科書の説明のあとの問題で
「過マンガン酸カリウムKMnO4のMnの酸化数を求めよ」
という問題があり、答えは(+7)でした。

私は上記の1の法則に従って酸素の酸化数を(-1)で計算しました。
そしたら答えは(+3)とでました。
先生に尋ねたところ、過酸化物は酸素が単結合している物質のことで、
過マンガン酸カリウムは酸素が2重結合しているから
過酸化物ではないと言われました。
では、一体何の物質が「過」だったのですか?
私はてっきり酸素だと思いこんで解いたのですが
違うようなので教えて下さい。
私の場合、二酸化マンガンMnO2と比べて
過マンガン酸カリウムKMnO4は
酸素が増えている!という単純な考えだったので。。。(^_^;

次に上記の2の法則について質問です。
私の持っている図表(みたいなもの)に
「水素は、金属元素とイオン結合性の結晶をつくり、
そのとき酸化数-1をとる。」とあります。
金属元素と非金属元素が結合する場合、
イオン結合であるというのは知っていますが
「イオン結合性の結晶」をいう表記は
「イオン結晶とは違う」という意味を暗に示しているのでしょうか?
確かにイオン結合とは主に陽イオンと陰イオンが
クーロン力によって結合することをいうわけなので
水素酸化物は陽イオンと陰イオンの結合でないため
「イオン結合性の結晶」といった表記をあえてしているのでしょうか?

何やら、わけ分からないかもしれませんが
よろしくお願いします。

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A 回答 (4件)

皆様,明けましておめでとうございます。

本年もよろしくお願い致します。

 さて,既に回答は出ているようですが,酸化数に関してチョット補足致します。と言うよりも,私が言いたいことが殆ど出ているペ-ジが有りましたので,まづそちらをご覧下さい。「高等学校 化学 Ib II」(↓)の「化学 Ib」の「第6章e-の授受による化学変化」の「6.1 酸化還元反応」中の「6.1.2 酸化数」です。

 これを見れば分かると思いますが,あと一点加えるなら,電気陰性度が同じ原子間の結合では,共有電子対2個を1個づつそれぞれの原子に割り振ります。今問題になっている過酸化水素(H2O2)の場合,H-O 間の電子は電気陰性度の大きい酸素に割り振り,O-O 間の電子は1個づつ各酸素に割り振ります。したがって,H の最外殻電子は0個,酸素の最外殻電子は7個になり,水素原子及び酸素原子に比べて電子1個不足,電子1個過剰になります。したがって,H の酸化数は+1になり酸素の酸化数は-1になるわけです。

 いかがでしょうか。こう考えると,いづれの場合も例外なく同じ様に考えられます。もっとも,これは構造が分からないと使えませんので,高校レベルでしたら過酸化水素の酸素だけ例外扱いして覚えておく方が簡単かも知れませんが。


> では、一体何の物質が「過」だったのですか?
 過酸化水素は「(過酸)化(水素)」で,酸素が過です。一方,過マンガン酸カリウムは「(過マンガン)酸(カリウム)」でマンガンが過です。で,「過」の意味ですが,それぞれ高酸化状態(酸化数が大きいこと)を意味しています。例えば,過酸化水素の酸素(酸化数-1)は水の酸素(酸化数-2)に比べ酸化数が大きく,過マンガン酸カリウムのマンガン(酸化数+7)はマンガン酸のマンガン(酸化数+6)や二酸化マンガン(酸化数+4)等に比べ酸化数が大きいです。

参考URL:http://www.ed.kanazawa-u.ac.jp/~kashida/
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「過酸化物」及び「過マンガン酸」については、inorganicchemistさんの回答で問題無いと思います。

取りあえず少しだけ補足しますと、

>酸素分子と比較すると
>理解しやすいと思います。酸素分子は共有電子が4こ、非共有電子対が
>4組(=8こ)ありますが、ここに電子を二つ追加します。
つまり
酸素分子 : O=O
過酸化物イオン : [-O-O-]2-
ついでに
過マンガン酸イオン(難しい…。取りあえず図中の(’)は無視してください)
┌’’’’O’’’’┐-
│’’’’||’’’’│
│O=Mn=O│
│’’’’||’’’’│
└’’’’O’’’’┘ こんな感じかな?

次に「結合」の話ですが、高校レベルでは原子間の結合力として
「共有結合」「イオン結合」「金属結合」
の3つを習うと思いますが異種の原子間の結合力のすべてが上記のものであるとはいいきれない場合があります。(平たく表現すると「~と~との結合力は50%のイオン結合と50%の共有結合である」など)ここで重要なのが「電気陰性度」(陰イオンになり易さ?)と言う概念です。chemistryさんの教科書にも

>2.電気陰性度の小さい金属の水素化物では、水素の酸化数は-1である。

と、表記されていますが、実は水素原子は特殊でその(Paulingの)電気陰性度値が「2.1」とかなり大きいので他の電気陰性度の小さい(金属)原子と結合する場合には-(負)になっていると考えられます。(実際に電気分解をすると酸化されて水素分子になります。)原子間の結合力は「電気陰性度の大きさ」および、「両原子間の電気陰性度の差」によって理想的な形式として

・電気陽性元素(電気陰性度が小さい元素)&電気陽性元素 → 金属結合
・電気陰性元素(主に非金属元素)&電気陽性元素(主に金属元素) → イオン結合
・電気陰性元素(電気陰性度が大きい元素)&電気陰性元素 → 共有結合

と大別される為、あえて「イオン結合性の(高い)結晶」と表記している物と思いますので、現段階では「イオン結晶」としても差し支えないと思います。
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以下の参考URLサイトは参考になりますでしょうか?


「酸化数の決め方」
http://www.gogp.co.jp/chemical/secondpage/kouza/ …
(遷移金属の性質)

ご参考まで。

参考URL:http://www.gogp.co.jp/chemical/secondpage/kouza/ …
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「過」という字にあまり意味を求めない方がいいですよ。



過酸化水素の命名の意味は

酸化水素(水)がさらに酸化されたものということです。しかし、形式的にも
現実的にも水素を2価まで酸化することは不可能ですから、酸素は-1価と
考えざるを得ないと言う「例外」です。


ちなみに過酸化物イオンは酸素分子と比較すると
理解しやすいと思います。酸素分子は共有電子が4こ、非共有電子対が
4組(=8こ)ありますが、ここに電子を二つ追加します。

酸素酸素間を単結合と考えれば、両方の酸素が希ガス配置になりますね。


一方、過マンガン酸は「マンガン酸」がさらに酸化されてできるものです。
一般にオキソ酸と呼ばれる物質です。これらの酸化数は一般則に従って
酸素(-2価)と考えれば問題ありません。


>水素酸化物は陽イオンと陰イオンの結合でないため
>「イオン結合性の結晶」といった表記をあえてしているのでしょうか?

この文に多少混乱が見られますが、金属水素化物はイオン結合結晶です。
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Aベストアンサー

マンガンはKMnO4の正7価やMnSO4などの正2価の他に、正3価や正4価なども比較的安定です。
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Q(1)シュウ酸ナトリウムと過マンガン酸カリウムの反応式を書く

(1)シュウ酸ナトリウムと過マンガン酸カリウムの反応式を書く

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教科書を見てもわかりません↓
どなた教えていただけませんか?

Aベストアンサー

(1)では酸化剤:過マンガン酸カリウム(還元反応)、
還元剤:シュウ酸ナトリウム(酸化反応)になります。

行うべき行程は下記のとおりです。

(1)酸化還元反応が行われる物質間の酸化数を算出し、
参加する物質と還元する物質を明白にする。
※ポイント;酸化数が上昇⇒酸化、下降⇒還元です。
酸化数は化学の教科書に出てくるでしょう。

C2O4^2- ⇒ CO2
2x+(-2)×4=-2 x+(-2)×2=0
x=+3 x=+4
酸化数が上昇するので酸化反応になります。

MnO4^- ⇒ Mn^2+
x+(-2)×4=-1 x=+2
x=+7
酸化数が減少するので還元反応になります。

(2)酸化還元される元素に着目し、その元素の数を合わせます。
C2O4^2- ⇒  <2>CO2
MnO4^- ⇒ Mn^2+ ※加算なし

この場合CO2の炭素元素に着目し、左辺の炭素数2に合わせます。

(3)それぞれの反応式にH2O、OH^-を加え、両辺の酸素元素数を合わせます。
C2O4^2- ⇒  2CO2 ※加算なし
MnO4^- ⇒ Mn^2+ + <2H2O>

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C2O4^2- ⇒  2CO2 ※加算なし
MnO4^- + <4H^+> ⇒ Mn^2+ + 2H2O

(5)e-を加えて両辺の電化数を合わせます。この過程によりいわゆる
半反応式が完成します。
C2O4^2- ⇒  2CO2 + <2e->
MnO4^- + 4H^+ + <e-> ⇒ Mn^2+ + 2H2O


(6) (5)で完成した半反応式の電化数を合わせます。
今回の場合では還元側のシュウ酸の電子数にマンガンの電子数を合わせたほうが楽です。

C2O4^2- ⇒  2CO2 + 2e- ※変化なし【基準】
2MnO4^- + 8H^+ + 2e- ⇒ 2Mn^2+ + 4H2O ※両辺を2倍にする

(7)両方の半反応式を足して、電子が消滅したら酸化還元反応式が完成します。
C2O4^2- + 2MnO4^- + 8H^+ ⇒  2CO2 + 2Mn^2+ + 4H2O



(2)と(3)の一部もこの要領で解けると思います。
詳しくは高校化学1Bを確認してください。

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>過マンガン酸カリウム溶液は、一分間に10~15ml以上早く加えてはならない

上記の主反応は反応速度が小さいので通常は60℃以上に加温して滴定しますが、
それでも滴下に反応が追随できないことがあるので慎重な操作が要求されます。

>いくら過マンガン酸カリウム溶液を加えても微紅色になりませんでした

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2MnO2 + H2SO4 -> 2MnSO4 + 2H2O + O2

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酸素の質量w gとして、酸素が受け取る電子の量は
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Q過酸化水素水と過マンガン酸カリウムの反応式

私は、ある県立高校の一年生です。
来週、学年末考査があります。
化学の勉強をしていて、こんな問題が出てきました。

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    MnO4-+8H++5e-→4H2O+Mn(2+)

この二つの式の中で、下の式についてなんですが、これは覚えるしかないのですか?それとも何かやり方があるのですか?

Aベストアンサー

MnO4^-イオンは
・酸性条件で酸化剤として反応した後Mn^2+になる
・中性、アルカリ性条件で酸化剤として反応した場合はMnO2になる

この2つは知っている必要があります。これが分かっていれば式は作ることが出来ます。水溶液中の酸化剤、還元剤の反応についてです。(1)まず  MnO4^- → Mn^2-
(2)酸素の数はH2Oを補って合わせます。
   右辺に4H2Oを足します。
   MnO4^- → Mn^2- +4H2O
(3)Hの数はH^+を補って合わせます。
   MnO4^-+8H^+ → Mn^2++4H2O
(4)e^-を補って両辺の電荷を一致させます。
   左辺が7+、右辺が2+ですから左辺に5-必要です。
   MnO4^-+8H^++5e^- → Mn^2-+4H2O

(4)では酸化数を使っている本もあります。酸化数は便宜的な数値です。電荷の一致はもっと大きな原則です。酸化数が分からなくても電子の数は決まります。(酸化数でやったのと最終結果が一致するので逆に酸化数でやってもいいということになるのです。)

H2O2については
還元剤として働くときはO2発生、酸化剤として働くときはH2Oになるということは必要です。式は上の方法で出してみてください。
   
   

MnO4^-イオンは
・酸性条件で酸化剤として反応した後Mn^2+になる
・中性、アルカリ性条件で酸化剤として反応した場合はMnO2になる

この2つは知っている必要があります。これが分かっていれば式は作ることが出来ます。水溶液中の酸化剤、還元剤の反応についてです。(1)まず  MnO4^- → Mn^2-
(2)酸素の数はH2Oを補って合わせます。
   右辺に4H2Oを足します。
   MnO4^- → Mn^2- +4H2O
(3)Hの数はH^+を補って合わせます。
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Q過マンガン酸カリウムについて

0.1Nの過マンガン酸カリウム(1リットル)を作るときに蒸留水を加えて加温、あるいは1週間放置するのはなぜですか?
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加温するのは水中に含まれる超微量の還元剤を分解するためと思われます。還元剤の存在下では二酸化マンガンが形成され、これは過マンガン酸イオンの分解を促進するので、規定度が変化してしまうからです。

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Q過酸化・二酸化・水酸化

中学の理科を勉強しているのですが、過酸化なんたら・二酸化なんたら・水酸化なんたらが出てくると頭がこんがらがってしまいます。
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Aベストアンサー

水酸化: OH^- がある
二酸化: O が 2個ある
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例えば NaOH は Na^+ と OH^- にわかれるので「水酸化ナトリウム」です.
CO2 は「二酸化炭素」です. ここの O2 は「O が 2個ある」という意味. 実際には O=C=O とつながっています.
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