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oxygen

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実験的製法} 過酸化水素}}に\textbf{\textcolor{purple}{二酸化マンガン(触媒)}}を加える. \\[.2zh]           \ \ \bm{\ce{2H2O2MnO2}}] 2H2O}+\textcolor{red}{\ce{O2 ^}}}  (\textcolor[named]{ForestGreen}{自己酸化還元反応}) \塩素酸カリウム}}に二酸化マンガン(触媒)}}を加えて\textbf{\textcolor{orange}{加熱}}する. \\[.2zh]           \ \ \bm{\ce{2KClO3MnO2}}][\textcolor{orange}{加熱}] 2KCl + 3}\textcolor{red}{\ce{O2 ^}}} (\textcolor[named]{ForestGreen}{自己酸化還元反応})$ 水を電気分解}}する.  \textbf{\ce{2H2O2H2 + O2}} \\\\   \textbf{工業的製法} 体空気を分留}}する. 水を電気分解}}する. \\\\   空気中に体積で約21\%含まれる.}  助燃性}}(燃焼を促進する性質)あり. \\[.2zh]     クラーク数}}地殻中の元素の存在度 おっしゃってかな 製法\maru1\ \ \ce{H2O2}\,の2個の\ce{O}\,(酸化数-\,1)と\ce{O}\,(酸化数-\,1)の一方から他方に\ce{e-}\,が1個移動する. \\[.2zh]    \ \ これにより,\ \ce{O}\,(酸化数-\,2)の\ce{H2O}と\ce{O}\,(酸化数0)の\ce{O_2}\ が生じる. \\[1zh] 製法\maru2\ \ \ce{KClO3}\,の3個の\ce{O}\,(酸化数-\,2)から\ce{KClO3}の\ce{Cl}\,(酸化数+\,5)に\ce{e-}\,が6個移動する. \\[.2zh]    \ \ これにより,\ \ce{Cl}\,(酸化数-\,1)の\ce{KCl}と\ce{O}\,(酸化数0)の\ce{3O_2}\ が生じる. \\[1zh] 過酸化水素\ce{H2O2}\,の構造式は,\ \ce{H-O-O-H}\ で表される. \\[.2zh] このように,\ 分子中に\ce{- O – O -}結合をもつ\bm{過酸化物は不安定なので,\ 分解して酸素を出しやすい.} \\[.2zh] 約3\%の過酸化水素水は\bm{オキシドール}とよばれ,\ 家庭用の殺菌・消毒薬に用いられる. オゾン\ \ \ce{O3}}} \\[.5zh]   \textbf{製法} \textbf{\textcolor{red}{酸素に紫外線}} or \textbf{\textcolor{red}{空気や酸素中で無声放電}}で得られる. {\boldmath $\ce{3O2 <=> 2}\textcolor{red}{\ce{O3}}$} \\[1zh]   \textbf{性質} \maru1\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{淡青色}},\ \ \textbf{\textcolor{magenta}{特異臭}},\ \ 水分子と同様に\textbf{\textcolor[named]{ForestGreen}{折れ線型の分子.}} \\[.4zh]      \maru2\ \ \textbf{\textcolor{red}{強酸化作用}}があり, \textbf{\textcolor{red}{漂白・殺菌}}に利用. \ce{O3 + 2H+ + 2e- O2 + H2O} 湿った\textcolor{blue}{ヨウ化カリウムデンプン紙を青色}にする.} \\[.2zh]       \ \   $\ce{2K}\mathRM{I} + \ce{O3 + H2O O2}+\mathRM{I}\ce{_2 + 2KOH}$ \maru2\ \ オゾンは不安定なので,\ \ce{O3}\,(0) \ce{ O2}\,(0) + \ce{O^2-}\,(-\,2)に分解しやすい. \\[.2zh]  \ \ このとき,\ 他から電子を奪い取るため,\ 強い酸化作用を示す. \\[.2zh]  \ \ \ce{O3 O2 + O^2-}\ の両辺に\ce{2H+}を加えると半反応式\ \ce{O3 + 2H+ + 2e- O2 + H2O}\ となる. \\[1zh] \maru3\ \ オゾンの強い酸化力による\ \mathRM{I}^-{_2 + 2e-}\ で生じた\mathRM{I}\ce{_2}\,が\bm{ヨウ素デンプン反応}して青色になる. \\[.2zh]  \ \ (酸化剤) \ce{O3 + 2H+ + 2e- O2 + H2O}   (還元剤) \ce{2}\mathRM{I}{I}\ce{_2 + 2e-} \\[.2zh]  \ \ 2式を足すと \ce{O3 + 2H+ +2}\mathRM{I}^- \ce{ O2 + H2O}+\mathRM{I}\ce{_2} (イオン反応式) \\[.2zh]  \ \ 両辺に\ce{2K+}と\ce{2OH-}を加えると \ce{O3 + 2H2O + K}\mathRM{I} \ce{-O2 + H2O}+\mathRM{I}\ce{_2 + 2KOH} \\[.2zh]  \ \ \mathRM{I}^-の由来は当然\ce{K}\mathRM{I},\ また\ce{H+}の由来は水と考えられるから,\ \ce{K+}と\ce{OH-}を加えたわけである. \非金属}の酸化物  \textcolor{magenta}{酸性}酸化物}(水に溶けて酸性を示す)\ce{NO2}, \ce{CO2},\ \ce{SO3}}   \\[.2zh]   \bm{\textcolor{blue}{金属}の酸化物 \textcolor{cyan}{塩基性}酸化物}(水に溶けて塩基性を示す)\ce{Na2O},\ \ce{CaO}} \\[.2zh] \,\bm{\textcolor{blue}{両性金属}の酸化物  \textcolor{red}{両性}酸化物} \text{\rei\ \ \ce{Al2O3},\ \ce{ZnO},\ \ce{PbO}}    ※\ 非金属の酸化物だが,\ 例外的に\textcolor{red}{\ce{CO},\ \ce{NO}は中性で水に不溶}である. \\\\  \textcolor{blue}{\textbf{酸化物と水の反応}} \\[.5zh] 塩基性酸化物} + \ce{H2O 水酸化物}  \text{\rei\ \ \ce{CaO + H2O Ca(OH)2}} \\[.2zh]  \textcolor{magenta}{酸性酸化物} + \ce{H2O -オキソ酸}  \text{\rei\ \ \ce{SO3 + H2O H2SO4}} 酸性}酸化物オキソ酸}} \\ \hline CO2}}H2CO3}} (炭酸)} \\ \hline SiO2}{H2SiO3}(ケイ酸)} \\ \hline {NO2}} HNO3}}(硝酸)} \\ \hline {P4O_{10}}{H3PO4}(リン酸)} \\ \hline {SO2}} H2SO3}亜硫酸)} \SO3}}{H2SO4}}(硫酸)} \\ \hline {Cl2O7}} HClO4}(過塩素酸)} \\\hline 塩基性酸化物} + \textcolor{magenta}{酸} 塩 + 水  \text{\rei\ \ce{ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O}} \\[.2zh] \textcolor{magenta}{酸性酸化物} + \textcolor{cyan}{塩基} 塩 + 水  \text{\rei\ \ce{CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O}} \\[.2zh] \textcolor{magenta}{酸性酸化物} + \textcolor{cyan}{塩基性酸化物} 塩  \text{\rei\ \ce{CO2 + CaO CaCO3}}\ (\textcolor{red}{水は生じない}) 塩基性酸化物}}} 両性酸化物}}酸性酸化物}}} イオン結合}共有結合 酸化物は,\ 水に溶けたときの液性から,\ 酸性酸化物と塩基性酸化物に分類される. \\[.2zh] ただし,\ 両性金属\ce{Al}(あ),\ \ce{Zn}(あ),\ \ce{Sn}(すん),\ \ce{Pb}(なり)の酸化物は両性酸化物である. \\[1zh] 酸化物の反応は,\ 反応原理のページで詳しく説明してあるので,\ ここでは簡潔な説明にとどめる. \\[.2zh] 塩基性酸化物と水が反応すると,\ \ce{O^2-}\,(不安定) + \ce{H2O 2OH^-}\ となり,\ 安定する. \\[.2zh] 酸性酸化物も同様の規則だと仮定すると,\ \ce{SO3 SO2(OH)2}\ のようになるはずである. \\[.2zh] \ce{SO2(OH)2}\,は見慣れない物質だが,\ 元素を並び替えると\ \ce{H2SO4}\ に他ならない. \\[.2zh] 結局,\ 塩基性酸化物からは水酸化物,\ 酸性酸化物からはオキソ酸(分子中に酸素を含む酸)ができる. \\[.2zh] なお,\ どんなオキソ酸ができるかは,\ 酸性酸化物に対応するものを暗記しておく必要がある. \\[.2zh] また,\ 酸化物は酸・塩基と中和反応するので,\ その規則を覚えておく. \\[1zh] \bm{酸化物+水でできる化合物は,\ 周期表の左側にいくほど塩基性,\ 右側に行くほど酸性が強くなる.} \\[.2zh] これは,\ \bm{中心元素の電気陰性度(共有電子対を引きつける強さ)が右に行くほど強い}ことに起因する. \\[.2zh] 中心元素が金属の場合(\rei\ \ \ce{Na}),\ 電気陰性度は\ \ce{O}\ce{H}\ce{Na}\ となる. \\[.2zh] \ce{O}と\ce{H}が強く引き合うため,\ \ce{Na}が電離しやすくなる.\ 結局,\ \ce{Na^+}と\ce{OH-}に電離して,\ 塩基性を示す. \\[.2zh] 中心元素が非金属の場合(\rei\ \ \ce{Cl}),\ 電気陰性度は\ \ce{O}\ce{Cl}\ce{H}\ となる. \\[.2zh] \ce{O}と\ce{Cl}が強く引き合うため,\ \ce{H}が電離しやすくなる.\ 結局,\ \ce{H+}と\ce{ClO4-}に電離して,\ 酸性を示す. \\ オキソ酸}:分子中に酸素を含む酸}同一周期}}では, \textbf{\textcolor{cyan}{周期表の右側の元素のオキソ酸ほど強酸性}を示す. 同一元素}}で分子中の酸素原子が多いオキソ酸ほど強酸性}を示す. 名称 化学式 \ce{Cl}酸化数 酸化力 酸性{過}塩素酸} HClO4}} 塩素酸}HClO3}} \cline{1-3}\bm{\textcolor{red}{亜}塩素酸}HClO2}} \cline{1-3}\bm{\textcolor{red}{次亜}塩素酸} {HClO}} \maru1の理由は上で述べたとおりである. \\[.2zh] 周期表の右側の原子ほど電気陰性度が大きく,\ \ce{O}と強く引き合うため,\ 結果\ce{H+}が電離しやすくなる. \\[1zh] \maru2\ \ 電気陰性度が大きい\ce{O}に電子を強く引き寄せられるため,\ \ce{H}が正電荷を帯びやすくなる. \\[.2zh]  \ \ その結果として,\ \ce{H+}が電離しやすくなる. \\[1zh] 「亜」は\ce{O}が1個少ないことを意味する. \\[.2zh] 酸化力の強さ比較はあくまでイメージであり,\ 条件によって変化する. \\[.2zh] \bm{\ce{HClO}が強力な酸化作用をもつ}ことだけ覚えておけばよい.