クロムCr・マンガンMnとその化合物

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chromium-manganese-mercury
クロム\ce{Cr}}}\ (第4周期6族,\ +\,3,\ +\,6) \\[1zh]   \maru1\ \ \textbf{\textcolor{blue}{\ce{Cr}}}は,\ 硬く,\ 常温での安定性が高いので,\ \textbf{めっきや合金}に広く用いられる. ステンレス鋼} & \textcolor{red}{鉄\ce{Fe}}と\textcolor{red}{クロム\ce{Cr}}\ の合金.\ \text{錆びにくい.\ 台所用品.} \\[.2zh] \textcolor{blue}{ニクロム} & \textcolor{red}{ニッケル\ce{Ni}}と\textcolor{red}{クロム\ce{Cr}}\ の合金.\ \text{電気抵抗大.\ 電熱線.Cr}}}は,\ 希塩酸や希硫酸には溶けるが,\ \textbf{\textcolor{cyan}{\.{濃}硝酸}}には\textbf{\textcolor{red}{不動態となり溶けない.}} \\[.5zh]    \ \ 濃硝酸で不動態となる金属ゴロ合わせ  二クロム酸イオンとクロム酸イオンの平衡}}(酸化還元反応ではない) \bm{\textcolor{red}{\ce{Cr2O7^{2-}}}\ (+\,6)} & \ce{<=>[\textbf{\textcolor{cyan}{塩基性}}にする][\textbf{\textcolor{magenta}{酸性}}にする]} & \bm{\textcolor{red}{\ce{CrO4^{2-}}}\ (+\,6)} \\[-.5zh] \text{{\small \textbf{二クロム酸イオン}}} & & \text{{\small \textbf{クロム酸イオン}}} \\ 橙赤色}黄色}})二クロム酸イオン}} \textbf{\textcolor{red}{酸性溶液中で強い酸化作用}}を示す(自身は還元). Cr2O7^{2-}}}\ (+\,6)} & \ce{->[\textbf{\textcolor{red}{還元剤}}と反応]} & \bm{\textcolor{red}{\ce{Cr^3+}}\ (+\,3)} \\ \text{{\small \textbf{二クロム酸イオン}}} & & \text{{\small \textbf{クロムイオン}}} \\ (\bm{\textcolor[named]{RedOrange}{橙赤色}}) & & (\bm{\textcolor[named]{ForestGreen}{暗緑色}}) \end{array}$} \\[1zh]   \maru5\ \ \textbf{\textcolor{blue}{クロム酸イオン\ce{CrO4^2-}}}は,\ 水溶液中で\ce{Ag+},\ \ce{Pb^2+},\ \ce{Ba^2+}と反応し, \\[.2zh]    \ \ \textbf{\ce{Ag2CrO4赤褐色}),\ \ce{PbCrO4黄色}),\ \ce{BaCrO4}\,黄色})の沈殿}を生じる. %\ce{Al}と同様,\ 酸化被膜(\ce{Cr2O3})を生じて不動態. \\ \maru1\ \ 合金の「ニ」クロムは「ニ」ッケル,\ 「二」クロム酸イオンは「2」個のクロムである. \\[1zh] \maru2\ \ 水素よりもイオン化傾向が大きい.   \maru3\ \ 二クロム酸カリウム\ce{K2Cr2O7}\,(橙赤色結晶)は,\ 水に溶けて二クロム酸イオン\ce{Cr2O7^2-}\ (橙赤色), \\[.4zh]  \ \ クロム酸カリウム\ce{K2CrO4}\,(黄色結晶)は,\ 水に溶けてクロム酸イオン\ce{CrO4^2-}\ (黄色)を生じる. \\[.4zh]  \ \ \bm{\ce{Cr2O7^2- + OH- <=>[塩基性にする][酸性にする] 2CrO4^2- + H+}} \\[1zh]  \ \ 塩基性にして\ce{OH-}が増えると\ce{OH-}が減る右の方向に, \\[.2zh]  \ \ 酸性にして\ce{H+}が増えると\ce{H+}が減る左の方向に平衡が移動する(ルシャトリエの原理). \\[1zh] \maru4\ \ \bm{\ce{Cr2O7^2- + 14H+ + 6e- -> 2Cr^3+ + 7H2O}} \\[.4zh]  \ \ \bm{酸化数+6の\ce{Cr}を含む化合物(六価クロム)}は,\ 酸化作用に起因する\bm{強い毒性}がある. \\[1zh] \maru5\ \ ゴロ合わせ \bm{苦労(\ce{CrO4^2-})して赤い銀貨(\ce{Ag})と黄色いバ(\ce{Ba})ナ(\ce{Pb})ナを買う} \\[.4zh]  \ \ イオン化傾向が大きいアルカリ金属は絶対に沈殿しないので,\ \ce{Pb}を\ce{Na}と間違える心配はない. マンガン\ce{Mn}}}\ (第4周期7族,\ +\,2,\ +\,4,\ +\,7) \\[1zh]   \maru1\ \ \textbf{\textcolor{blue}{\ce{Mn}}}は,\ 鉄よりもイオン化傾向が大きく,\ \textbf{空気中で容易に酸化}される. \\[1zh]   \maru2\ \ \textbf{\textcolor{blue}{過マンガン酸カリウム\ \ce{KMnO4}} \\[.5zh]    \ \  \textcolor{Purple}{黒紫色}の針状結晶}.\ 水に溶けて赤紫色の過マンガン酸イオン\ce{MnO4^-}を生じる. \\[.2zh]    \ \  \ce{MnO4-}は,\ \textbf{\textcolor{red}{酸性溶液中で強い酸化作用}}を示す(自身は還元). \\[.5zh] \textcolor{red}{\ce{MnO4^-還元剤}と反応][]} & \textcolor{red}{\ce{Mn^2+}}\ (+\,2) \\ \text{{\small \textbf{過マンガン酸イオン}}} & & \text{{\small \textbf{マンガンイオン}}} \\ (\textcolor{Purple}{赤紫色}淡桃色}\,;ほぼ無色) 酸化マンガン(\scalebox{.8}[1]{IV})\ \ce{MnO2}}} \\[.5zh]    \ \  \textbf{黒色粉末}(水に不溶).\ \textbf{\textcolor{red}{乾電池の正極活物質}}のほか,\ \textbf{\textcolor{cyan}{触媒}}や\textbf{\textcolor{magenta}{酸化剤}}として用いられる. 触媒}}\,(自身は反応しない) &  \rei\ \ \ce{2H2O2 ->[\textcolor{cyan}{\ce{MnO2}}] 2H2O + O2 ^} \\[.4zh] \bm{\textcolor{magenta}{酸化剤}}\,(自身は還元される) MnO2}} + \ce{4HCl -> MnCl2 + 2H2O + Cl2 ^} Mn}は,\ 酸性溶液中では\ce{Mn^2+}\,(+\,2),\ 中性・塩基性溶液中では\ce{MnO2}\,(+\,4)が安定している. \\[.2zh]  \ \ よって,\ \bm{\ce{KMnO4}\,は酸性条件下においてより強い酸化力を示す.} \\[.4zh]  \ \ 酸性条件     \ce{MnO4^- + 8H+ + 5e- -> Mn^2+ + 4H2O} \ \ \ (+\,7→+2) \\[.4zh]  \ \ 中性・塩基性条件 \ce{MnO4^- + 2H2O + 3e- -> MnO2 v + 4OH-}\ \ (+\,7→+4) \\[1zh] \maru3\ \ 以前の高校化学では二酸化マンガンとしていたが,\ 現在は主に\text{酸化マンガンIV})}と表記される.