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高校生です。過マンガン酸カリウムと過酸化水素の反応では、過酸化水素の方が弱い酸化剤であるので還元剤になると習ったのですが、酸化剤・還元剤の強弱はどのように決まっているのですか?また、大学入試レベルの問題で、酸化剤が還元剤として働くものは他にありますか?

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A 回答 (4件)

#2ですが、全て左の物質を酸化剤として強い順に並べてあります。


逆に最後の方から順にみると、右の物質は還元剤として強い事にもなります。
例えば、F2 + 2e^- ⇔ 2F^-を、(F2/F^-)のように表します。

(F2/F^-)>(O3/O2+H2O)>(H2O2/H2O)>(MnO4^-/Mn^2+)>(Cl2/Cl^-)>(Cr2O7^2-/Cr^3+)>(O2/H2O)>(Br2/Br^-)>
(NO3^-/NO)>(NO3^-/NO2)>(Ag^+/Ag)>(Fe^3+/Fe^2+)>(O2/H2O2)>(MnO4^-/MnO2)>
(I2/I^-)>(SO2/S)>(Cu^2+/Cu)>(S/H2S)>(S4O6^2-/S2O3^2-)>
(H^+/H2)>
(Pb^2+/Pb)>(Sn^2+/Sn)>(Ni^2+/Ni)>(Cd^2+/Cd)>(Fe^2+/Fe)>
(CO2/H2C2O4)>(Cr^3+/Cr)>(Zn^2+/Zn)>(H2O/H2)>(Mn^2+/Mn)>(Al^3+/Al)>(Mg^2+/Mg)>
(Na^+/Na)>(Ca^2+/Ca)>(Sr^2+/Sr)>(Ba^2+/Ba)>(K^+/K)>(Li^+/Li)
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この回答へのお礼

詳しい回答を本当にありがとうございます!!わかりました!

お礼日時:2008/08/07 23:11

H2O2とSO2が出ていますね。



H2O2はOの酸化数が変わります。
Oの酸化数は-2、-1、0の3通りです。
-2 → -1 → 0 の方向に変化すれば酸化されています。
-2 ← -1 ← 0 の方向に変化すれば還元されています。
この中でどちら向きの方向にも動くことの出来るものは-1です。
-1の酸化数に対応する物質がH2O2です。過酸化水素でなくても過酸化物であれば同じです。どちらに動くかは相手次第です。

Sの酸化数は-2,0、+4、+6の4つです。
-2 → 0 → +4 → +6 の方向に変化すれば酸化されています。
-2 ← 0 ← +4 ← +6 の方向に動けば還元されています。
酸化数が0と+4の状態はどちら向きにでも動くことが出来ます。
SO2、またはH2SO4は+4に対応します。
酸化数0の硫黄は単体です。固体ですので反応条件が限定されるでしょうが可能性としては酸化剤、還元剤のどちらもありです。
S+O2→SO2(Sは還元剤)
S+Cu→CuS(Sは酸化剤)

3つ以上酸化数を持つ元素であればいつでも可能性があります。
塩素も酸化数の種類が多いです。調べてみてください。

ある反応の中で酸化剤として働いたか還元剤として働いたかを考えるという場合であれば広く考える必要があります。積極的に他の物質を酸化、または還元する物質ということであれば少し考える範囲がせまくなります。

H2O2とSO2だけという風に暗記で対応しようとすると混乱する時があると思います。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。わかりました!ある反応式の中で酸化数が増加した物質は酸化、減少した物質は還元されるということですね。

お礼日時:2008/08/07 23:27

実際酸性下に於いては、KMnO4の方がH2O2より酸化力が強い訳ではなく、


「KMnO4は酸化され得ないが、H2O2は酸化され得る(還元剤としての性質も持つ)」
という事です。

高校で両者の性質を持つ物質としては他にSO2を知っていればいいでしょう。
SO2 + 2H2O → SO4^2- + 4H^+ + 2e^-
SO2 + 4H^+ + 4e^- → S + 2H2O

酸化剤(還元剤)としての強さは、基本的には暗記する事になると思います。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。酸化剤・還元剤の強さの順番がよくわからないのですが、教えていただけると嬉しいです。過マンガン酸カリウムが一番強い酸化剤なんですか?

お礼日時:2008/08/07 20:59

>酸化剤が還元剤として働くものは他にありますか…


大学教養課程までの範囲では他に存在しないと思います。

>酸化剤・還元剤の強弱はどのように決まっているのですか…
これは一電子授受のエネルギー的基準を表す「(酸化)還元電位」で定まります。酸化の方にかっこを付けたのは、基本は還元過程で示すという合意があるからです。
なお、この電位は水素イオン濃度や各々の分子(イオン)の濃度の函数で、ネルンストの式で決まります。↓
http://en.wikipedia.org/wiki/Reduction_potential
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。酸化剤・還元剤の強弱は難しい式で決まるんですね。ともかく今は反応式を暗記しようと思います。

お礼日時:2008/08/07 20:44

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Q酸化剤の強さ

問題集(数研)にKMnO4のほうがH2O2より酸化剤として強いのでH2O2は還元剤としてはたらく、とい書いてありますが参考書(河合塾)で酸化剤の強さの表を見るとH2O2のほうが酸化剤として強いと載っています。矛盾しているように思いますが、これはどういうことでしょうか。

Aベストアンサー

#3ですが、H2O2が還元剤として働く場合の反応式は酸化剤の式とは別のものです。

O2 + 2H^+ 2e^- ⇔ H2O2
この「左向き」の反応になります。
ところでこの反応はO2が酸化剤として働いてH2O2を生じる反応でもある訳ですが、
この反応に於けるO2の酸化力は酸性下のKMnO4よりかなり弱いです。
このような関係にある場合には「一般にKMnO4はH2O2を酸化可能」と言えます。

かなり大雑把に書くと、
A + e^- ⇔ B
C + e^- ⇔ D
上の様な反応を起こす2つの酸化剤A、Cがあり、Aの酸化力がCより強い場合には
「一般にAはDを酸化可能」という事が言えます。
「AがCを酸化」ではありません。

Q酸化作用とは?

大学受験範囲です

問題を解いているときに「酸化作用」という用語が出てたのですが知りませんでした。
検索してみたのですが、定義等みつけられませんでした。



(1)「酸化作用」の定義を教えてください

(2)「酸化作用が強い」や「酸化作用が弱い」などという記述もあったのですがその意味を教えてください

(3)↑その強弱がなにに由来するか教えてください

(3)「酸化作用の強さ」と
「酸化剤としての強さ」「還元剤としての強さ」はどういう関係になっているのでしょう?

Aベストアンサー

酸化作用とは、文字通り
 相手の物質を「酸化させる」作用
のことです。つまり、"酸化させる"とはどのようなことを意味するのだったかを再確認すれば良いのです。

(1)「相手に酸素Oを無理矢理でも与えること」を"酸化させる"の意味とするなら
 相手に酸素を与える作用を、酸化作用という、ということになります。
 たとえば、酸化銅CuOを炭素と共に熱してやると、CuOがOを炭素Cに与えて、自身は銅の単体になり、相手(炭素)はCO2となりますから、「CuOはCに対して酸化作用を及ぼした」、と言えます。
(2)「相手から水素Hを奪い取ること」を"酸化させる"の意味とするなら
 相手から水素を奪う作用を、酸化作用という、ということになります。
 たとえば、エタノールC2H5OH の適当な温度の蒸気にして酸化銅CuOに触れさせると、エタノールは一部の水素原子を失ってアセトアルデヒドになりCuOは、CuとH2Oとに変化します。このときは、「CuOはエタノールに対して酸化作用を及ぼした」、と言えます。
(3)「相手物質から電子を奪い取ること」を"酸化させる"の意味とするなら
 相手物質から電子を奪う作用を、酸化作用という、ということになります。
 たとえば、CuOは、CuはCu++,OはO--のイオンとして結合し合っているとみることができます。CuOに高温の水素H2を触れさせると、Cu++はH2から電子を奪って、自身はCu単体になり、HはH+となり、O--と結合してH2Oなります。
このとき、「CuOの銅Cuは、H2に対して酸化作用を及ぼした」と言えます。

"酸化"には、上記のように、多様な見方(説明)があります。(1),(2)は、酸素や水素が関与している反応の場合に限定的ですが、(3)は、そのような限定から解放されている、より"本質的"な定義と言えます。もちろん、(3)の見方をするなら、酸素を与えること,水素を奪うことも含めて、統一的に説明できます。

ですから、何も限定していない状況下なら、「相手物質から電子を奪い取る作用」を"酸化作用"と呼ぶのが良いでしょう。



酸化作用の強弱。これも文字通り、酸化作用が強いか弱いかのことです。
たとえば、過マンガン酸カリウム KMnO4 は、多くの物質に対して酸化作用を及ぼすことができる、かなり酸化作用の強い酸化剤です。
一方、過酸化水素 H2O2 は、相手によっては酸化作用を及ぼすことができるのですが、過マンガン酸カリウムと反応するときには、むしろ酸化される側になります。
つまり、KMnO4はH2O2より酸化作用が強い、と言えるわけです。
酸化作用の強さは、相手物質が何かによって、変わるということは知っておきましょう。

酸化作用の強弱が生じる理由。 或る物質が、他の物質と電子の遣り取りをする反応をする際に、電子を奪う側になるか失う側になるかは、物質の性質によります。電子を奪う側になりやすい物質は、酸化作用の強い物質といえますし、相手によっては電子を奪うこともあるが、別の物質相手だとその作用を発揮できないなら、酸化作用はそれなりの強さということになるでしょう。

酸化作用を示す物質を、酸化剤と言います。或る物質Aが、他の或る物質Bに対して酸化作用を示すなら、AはBに対して酸化剤として働いた、と言います。もちろん、酸化作用が強い物質は、強い酸化剤です。
酸化作用をしている物質に対して、還元剤という呼称は使いません。還元作用(酸化作用の逆です)をする物質を還元剤と言い、その作用が強ければ強い還元剤ということになります。 ただし、先に書きましたように、H2O2のように、相手物質が何であるかによって、酸化作用を示す場合と還元作用を示す場合があるように、酸化剤・還元剤という呼称も、相手物質を指定して初めて意味が有る言葉となります。

酸化作用とは、文字通り
 相手の物質を「酸化させる」作用
のことです。つまり、"酸化させる"とはどのようなことを意味するのだったかを再確認すれば良いのです。

(1)「相手に酸素Oを無理矢理でも与えること」を"酸化させる"の意味とするなら
 相手に酸素を与える作用を、酸化作用という、ということになります。
 たとえば、酸化銅CuOを炭素と共に熱してやると、CuOがOを炭素Cに与えて、自身は銅の単体になり、相手(炭素)はCO2となりますから、「CuOはCに対して酸化作用を及ぼした」、と言えま...続きを読む

Q酸の強さと酸化力について

酸の強さと酸化力について
塩酸は強酸だが酸化力はないと書いてありました。
つまり、酸の強さと酸化力は関係がないということですよね。

「酸の強さ」とは何によって定まるのかと思い調べたら

「pKaの値が・・・」と出てきましたが、化学Iの理論化学と無機化学が終わった段階なので
これはたぶん習っていません。
何によって酸の強さは決まるのですか?
また、これを習っていない場合、酸の強さは覚えるしかないのでしょうか?
出てくる酸は「塩酸」「硫酸」「硝酸」くらいですが。


酸化力について
これも何によって定まるのかが分かりません。
覚えるものなんでしょうか?

最後に・・・
酸の強さと酸化力について、違いを教えてください。

Aベストアンサー

酸の強さは、水素イオンの濃度の濃さです。pHなどでこれをあらわします。

酸化力とは反応物を酸化させる(電子を奪う)力があるものを表します。
酸化力のある酸というのは、水素イオンと対になっている部分のイオンに酸化力があるものを示します。
たとえば、塩酸であれば塩化物イオンCl-がそれに該当しますが、これは酸化反応を起こしません。(反応時に反応物から電子を奪わない。)なので、塩酸は酸ではある(水に溶かすと水素イオンを出す)が、酸化力はありません。
しかし、硝酸や熱濃硫酸の場合は、硝酸イオンなどが反応物を酸化させる(反応物から電子を奪う)い、なおかつ水溶液中で水素イオンを出すので、酸化力がある酸という表現を使います。

Q二酸化硫黄と硫化水素の酸化還元反応式

タイトルのとおりなのですが、二酸化硫黄と硫化水素の酸化還元反応式が
どういうふうになるのかおしえてほしいのです。
硫化水素 H2S→2H+ + S + 2e-
二酸化硫黄 SO2 + 4H+ + 4e- → S + 2H2O
ということまではたぶんあっているとおもうのですが・・・
このあとどうやっていけば酸化還元反応式ができあがるのかが。。。
教えて下さい

Aベストアンサー

そこまでわかっているのなら、後は
e-が消えるように2つの式を足し合わせるだけです。
最初の式を2倍して、2番目の式と足せば、
2H2S + SO2 + 4H+ + 4e- → 4H+ + 2S + 4e- + S + 2H2O
両辺から同じものを消して
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
となります。

Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できま...続きを読む

Q分子結晶と共有結合の結晶の違いは?

分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
参考書を見たところ、共有結合の結晶は原子で出来ている
と書いてあったのですが、二酸化ケイ素も共有結合の
結晶ではないのですか?

Aベストアンサー

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
Si原子とO原子が共有結合し、この結合が立体的に繰り返されて
共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
tomasinoさんの言うとおり、二酸化ケイ素も共有結合の結晶の1つです。

下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素Si...続きを読む

Q過マンガン酸カリウムが酸化剤として適している理由を教えてください

上記の通りです…

一般向けから化学初心者向けに分かるように
ご説明頂けると嬉しいです^^;

お願い致します。

Aベストアンサー

結構ムツカシイ質問です。なぜか、「適している」の内容が分かり難いから。

一応簡単に。^^
1.酸化力が強い(酸化還元電位が…、やめよう)。例えば同じ酸化剤の過酸化水素を酸化して酸素ガスにしてしまいます。
2.補助試剤が要らない。例えば同じ程度の酸化力を持つ二クロム酸カリウムは酸化に際して酸性にしてやる必要がありますが、過マンガン酸カリウムはそのまま使える。ただし酸性(通常希硫酸を使う)になれば酸化能力は有機化合物の酸化による合成反応に使える程強くなる。
3.紫色が濃い。この色が消えるのもメリット。消えたということは反応したということ。また同時に色が消えれば酸化能力はないので安全。
4.上記2.で比較した同じく有名な二クロム酸が六価クロムとして環境汚染の対象として問題になったのも酸がないと酸化還元反応しない(正確に言えば遅い)から。過マンガン酸は酸化還元反応の条件が緩いので回りのものと反応して直ぐ有名な二酸化マンガンになってしまい、これは水に溶けにくい。
なるほど、こうやってまとめてみると学生実験で過マンガン酸カリを使わされた意味がよく分かる(って白髪になるまで判らなかったのかよ、汗)
googleさんに聞いたら過去問もありました。
「プールの過マンガン酸消費量を減らす方法について」
CODですね。http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1067315
下記引用URLは環境中の化合物の酸化除去の論文です。

参考URL:http://www.nippon-chem.co.jp/creative/cre2002/cre2002-6.pdf

結構ムツカシイ質問です。なぜか、「適している」の内容が分かり難いから。

一応簡単に。^^
1.酸化力が強い(酸化還元電位が…、やめよう)。例えば同じ酸化剤の過酸化水素を酸化して酸素ガスにしてしまいます。
2.補助試剤が要らない。例えば同じ程度の酸化力を持つ二クロム酸カリウムは酸化に際して酸性にしてやる必要がありますが、過マンガン酸カリウムはそのまま使える。ただし酸性(通常希硫酸を使う)になれば酸化能力は有機化合物の酸化による合成反応に使える程強くなる。
3.紫色が濃い。この...続きを読む

Q炭酸ナトリウムを水に溶かした時の最大Phは?

炭酸ナトリウムを入浴剤用に購入しようと思い、その安全性について調べているのですが、もし、出来るだけ多くの炭酸ナトリウムを水に溶かした時に、その水溶液のPhはどのくらいになるのでしょうか?

ちなみに私は化学はまるで素人なので、出来ましたら、計算式等と共に教えていただけると幸いです。

Aベストアンサー

 なんでこう、化学に関して素人だと仰る方の質問に対して、数値が知
りたいという問いにちゃんと計算して応えることの出来ない人がこうも
多いんだろうね? 迷惑だよ。

 私が所望の計算を致します。他の方々のコメントがなくても済むよう
にお答えしますね。必要な知識は、高校の化学の教科書や参考書にある
平衡定数の考え方です。
 炭酸ナトリウム水溶液の濃度が仮に 0.1 mol/L(=10.6 g/L)である
として、その pH を計算してみます。考え方は、参考 URL にある「酢酸
ナトリウム水溶液の加水分解」と同じです。

 炭酸は2段階電離をしますが、その第2段階の電離定数を Ka、水のイ
オン積を Kw、炭酸水素イオンの電離の逆反応の平衡定数を K とします。
簡単な計算から、K = Kw/Ka であることが分かります。
 水溶液中で、炭酸ナトリウムはほぼ完全に電離し、生じた炭酸イオン
の一部が炭酸水素イオンに戻ろうとしますが、その割合を x とし、便宜
上 C = 0.1 (mol/L) と置くと、x が 1 より充分小さいという近似の下
で x = √(C/K) となります。
 水酸化物イオン濃度 [OH^-] の値が [OH^-] = Cx 、水素イオン濃度
[H^+] が [H^+] = Kw/[OH^-] ですから、以上を用いて
[H^+] = √(Ka・Kw/C)
...となります。さて、pH は常用対数 log を用いて
pH = log(1/[H^+])
と定義されますから、あとは数値を放り込んで計算するだけです。
 代入すべき数値は、
Ka = 4.7×10^{-11} (mol/L) ;炭酸の第2段階電離定数
Kw = 1.0×10^{-14} (mol^2/L^2) ;水のイオン積
...と上記の C = 0.1 (mol/L) です。これらを用いて、求める値は
pH = -1/2・log(Ka・Kw/C) = 11.7(有効数字3桁)
です。常温(25℃)での中性だと pH = 7.0 、人間の体液における
値の典型値が pH = 7.4 だから、かなり強い塩基性ですね。
 濃度を C = 0.001 mol/L(上記の 1/100)にすると、pH = 10.7
くらいになります。

 参考までに、白馬八方温泉の温泉水の値で、pH = 11.3 くらいだそう
です。かなり強いアルカリ性の温泉も存在します。
http://www.goryukan.jp/spa/index.html
 入浴剤として使う場合の注意としては、強アルカリ性の温泉に入浴す
るときの注意点と同じです。当該の温泉地に問い合わせてみては如何で
しょうか?

参考URL:http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter3/lecture5/lect3052.html

 なんでこう、化学に関して素人だと仰る方の質問に対して、数値が知
りたいという問いにちゃんと計算して応えることの出来ない人がこうも
多いんだろうね? 迷惑だよ。

 私が所望の計算を致します。他の方々のコメントがなくても済むよう
にお答えしますね。必要な知識は、高校の化学の教科書や参考書にある
平衡定数の考え方です。
 炭酸ナトリウム水溶液の濃度が仮に 0.1 mol/L(=10.6 g/L)である
として、その pH を計算してみます。考え方は、参考 URL にある「酢酸
ナトリウム水溶液の加水分...続きを読む

Q酸化力について

酸化力について
自分で考えてもわかりません

問.次の反応から、S,Cl2,Br2,I2を酸化力の強い順に並べて書け。

2KBr+Cl2→2KCl+Br2
2KI+Br2→2KBr+I2
2KI+CI2→2KCl+I2
H2S+I2→2HI+S

解答 Cl2 Br2 I2 S

上の反応式をどう使って答えを導けばいいんですか?

原子半径の大きさからCl2>Br2>I2となる(考え方合ってますか?)のはわかるんですけど…
酸化力の強さはどうやって判断したらいいのですか?

Aベストアンサー

ORUKA1951様、いつも勉強させて頂いています。
ただ、今回は気にかかることがありました。

>なんてどうせ後からとってつけた説明で、
>科学Scienceは事実の観察から判断して、それを説明する理論--理屈を
>見つけ、さらにそれを検証していくもの

「事実の観察から判断してそれを説明する理論」こそが後から
とってつけた説明ではないでしょうか?
いくつかの事実を系統的に並べて(ここが難しいのですが)、
できるだけ多くのケースにあてはまる理論を導き出すのが科学では
ないでしょうか。

今回の酸化力の件ですが、原子半径の小さいもの(F、O、N)に
酸化力の強いものが多いことに気が付くはずです。そして、17族は
同じ周期の他の族よりも酸化力が強いことにも気が付くはずです。
ならば、同族ならば原子半径が小さい方が酸化力が強いという結論に
なり、ここから酸化力は原子核と電子の間のクーロン力に比例する
ということが見えてくるはずです。表面上の現象が最終的にクーロン力や
引力まで分解されれば科学の役割はほぼ十分にハタしたと言えるのでは
ないでしょうか。

で、質問者様の件ですが、
ClはBrよりも酸化力が強いのです。言い換えれば、BrはCl
よりも弱いのですから電子を取ることはできません。
2KCl + Br2 → × になります。

ハロゲンの酸化力は
 I <  Br  <  Cl  < F
ノビ太   スネ夫    ジャイアン ジャイアン母
という感じで覚えましょう。

ドラえもんのレギュラーメンバーはノビ太、スネ夫、ジャイアン、
静香ちゃんです。ジャイアンの母は強すぎて滅多に出てこないのです。
今回の問題でも出ていませんよね。
Fは掟破りに酸化力が強く、ガラスと反応したり、他の原子と反応
しないと言われる希ガスと反応したりします。

ORUKA1951様、いつも勉強させて頂いています。
ただ、今回は気にかかることがありました。

>なんてどうせ後からとってつけた説明で、
>科学Scienceは事実の観察から判断して、それを説明する理論--理屈を
>見つけ、さらにそれを検証していくもの

「事実の観察から判断してそれを説明する理論」こそが後から
とってつけた説明ではないでしょうか?
いくつかの事実を系統的に並べて(ここが難しいのですが)、
できるだけ多くのケースにあてはまる理論を導き出すのが科学では
ないでしょうか。

今回の酸化力の...続きを読む

Q塩が沈殿するかしないか?

硫酸バリウムや硫酸鉛は水に溶けないで、硫酸ナトリウムや硫酸銅は水に溶けると習いました。その違いの理由はナトリウムイオンよりもバリウムイオンの方が硫酸イオンと仲がいいと説明されましたが、いまいち詳しい説明とは思われませんでした。どなたか理論的な説明をしていただきませんでしょうか。

Aベストアンサー

はじめまして,mitokonguratanさん!

硫酸塩の水に対する溶解性は,私が高校3年生のときに,自由課題でいろいろと調べたことがありました.
ただし,溶解反応の解析というのは,通常の反応の解析に比べてはるかに難しいので,あくまで一般論のみを紹介します.なお,Na2SO4の場合は,Na+とSO42-のイオン価数が違うため,比較しにくいので省略させてください.


塩の溶解性を判断するパラメーターとして,溶解熱というものがあります.そして,この溶解熱を細かく分類すると,

 (1) 結晶の格子エネルギー:ΔHとします
 (2) 溶媒和エネルギー(水和エネルギー):ΔQとします

の2種類があります.つまり,(1)は結晶を切り離すのに必要なエネルギーで,(2)は水和によって得られる安定化エネルギーです.ということは,ΔH≪ΔQならば,結晶は溶解しやすく,ΔH>ΔQであれば,結晶は溶解しにくいと予想できますよね.
ところが,イオンの価数が高いほど,あるいはイオン半径が小さいほど,格子エネルギーも水和エネルギーもともに大きくなるので,ΔHとΔQのどちらが大きくなるのかが予想しにくくなります.硫酸塩は,まさにその典型です.では,以下ではそれらを定量的に考察しましょう!

-----------------------------------------------------------------------
格子エネルギーΔHはイオン間の距離に反比例ことが知られています.つまり,

 (3)  ΔH ∝ 1/{r(+) + r(-)}

と書けます.ここで,r(+)は陽イオンのイオン半径,r(-)は陰イオンの半径です.

一方,水和エネルギーΔQは,それぞれのイオン半径の逆数の和に比例することが知られています.つまり,

 (4)  ΔQ ∝ 1/r(+) + 1/r(-)

となります.

もし,一方のイオン半径が小さければ,水和エネルギーは大きくなります.しかし,格子エネルギーのほうでは,小さいほうの値があまり影響を与えず,格子エネルギーはそれほど大きくなりません.
例えば,陽イオン半径が1.0Å,陰イオン半径が0.1Åだったとすると,ΔH : ΔQ = 0.9 : 11と,明らかに水和エネルギーの寄与が大きくなりますね.
したがって,イオン半径比が大きいほど(両方のイオン半径の差が大きいほど),水和エネルギーの寄与が大きくなって,溶解しやすくなります.

一方,イオン半径が共に小さいと,格子エネルギーも水和エネルギーも大きくなって,溶解熱はそれほど変化しません.例えば,陽イオン,陰イオン半径が共に1.0Åだったとすると,ΔH : ΔQ = 0.5 : 2 と,格子エネルギーの寄与も大きくなってきます.
したがって,イオン半径が同じくらいだと,格子エネルギーの寄与も大きくなり,溶解しにくくなるという傾向がうかがえます.


以上の理論をもとにして,硫酸塩の溶解性を考えてみましょう.ここで,各イオン半径のだいたいを下に示します(単位はÅ).

   SO42- : 2.0
   Cu2+ : 0.71
   Ba2+ : 1.36
   Pb2+ : 1.43

このことから,硫酸イオンと半径が近いPbやBaとの硫酸塩は溶解しにくく,半径に差が見られるCuは溶解しやすいという相対論が成り立ちます.

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もう1つ余談を.おなじアルカリ土類金属で比較すると,

   Be2+ : 0.27
   Mg2+ : 0.72
   Ca2+ : 1.00
   Sr2+ : 1.16
   Ba2+ : 1.36

となり,BeSO4とMgSO4は水溶性,CaSO4は微溶性,SrSO4とBaSO4は難溶性であると説明できます.(高校では,そう教わったと思いますよ)


とまあ,難しいものですが,「決め手は両者の半径比」というのが一般論のようです.

はじめまして,mitokonguratanさん!

硫酸塩の水に対する溶解性は,私が高校3年生のときに,自由課題でいろいろと調べたことがありました.
ただし,溶解反応の解析というのは,通常の反応の解析に比べてはるかに難しいので,あくまで一般論のみを紹介します.なお,Na2SO4の場合は,Na+とSO42-のイオン価数が違うため,比較しにくいので省略させてください.


塩の溶解性を判断するパラメーターとして,溶解熱というものがあります.そして,この溶解熱を細かく分類すると,

 (1) 結晶の格子エネル...続きを読む


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