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酸化数の特殊な場合がよく分かりません。

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お礼率 39% (49/124)

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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回答 (全4件)

  • 回答No.1
レベル11

ベストアンサー率 34% (88/257)

「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( ...続きを読む
「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。


  • 回答No.2

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/4-2.html (遷移金属の性質) ご参考まで。 ...続きを読む
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/4-2.html
(遷移金属の性質)

ご参考まで。
  • 回答No.3
レベル10

ベストアンサー率 44% (89/202)

「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 ...続きを読む
「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。
  • 回答No.4
レベル14

ベストアンサー率 50% (1133/2260)

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 ...続きを読む
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。
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