２００４年１１月１８日（木）　04ko2-31　クロムとマンガン

二クロム酸カリウムや過マンガン酸カリウムといえば，代表的な酸化剤ですね。今日は，酸化剤として重要なはたらきをしているクロムとマンガンについて学びましょう。 　今日の学習内容は，次の通りです。 （１）クロム （２）マンガン 　クロムはギリシャ語で色を示す言葉「クロマ」にちなんで，クロミウムと命名されたそうです。どうして色なのでしょう。クロムは酸化状態によって紫，赤，黄，緑などに色が変化します。まさに，典型的な遷移元素です。 　　　　　　　　　　　　 　ここで実験です。 　クロム酸カリウムＫ２ＣｒＯ４は黄色で，その水溶液も黄色です。二クロム酸カリウムＫ２Ｃｒ２Ｏ７は赤色で，その水溶液は橙赤色です。黄色のクロム酸カリウムの水溶液に塩酸を加えると，橙赤色に変化します。また，逆に橙赤色の二クロム酸カリウムの水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加えると，黄色に変化します。これはいったいどういうことでしょう。 　液性によって，クロム酸イオンＣｒＯ４２−と二クロム酸イオンＣｒ２Ｏ７２−が相互変化するのですね。 　二クロム酸イオンが酸化剤としてはたらくときは，橙赤色の二クロム酸イオンが暗緑色のクロム（III）イオンＣｕ３＋に変化をします。そのときのクロム原子の酸化数は＋６から＋３に変化します。

２０　クロムとマンガン （１）　クロム 　　　　Ｃｒ　ｃｈｒｏｍｉｕｍ　←　ｃｈｒｏｍａ（ギリシャ語で色という意味） 　　　　主に酸化数＋２，＋３，＋６の化合物 　　＜酸化物＞ 　　　　ＣｒＯ（黒色），Ｃｒ２Ｏ３（緑色），ＣｒＯ３（暗赤色） 　　　　ＣｒＯ３　＋　Ｈ２Ｏ　→　Ｈ２ＣｒＯ４　（酸性酸化物） 　　＜クロム酸イオンと二クロム酸イオン＞ 　　　　クロム酸カリウム　Ｋ２ＣｒＯ４（黄色） 　　　　二クロム酸カリウム　Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７（赤色） 　　　　２ＣｒＯ４２−　＋　２Ｈ＋　→　Ｃｒ２Ｏ７２−　＋　Ｈ２Ｏ 　　　　Ｃｒ２Ｏ７２−　＋　２ＯＨ−　→　２ＣｒＯ４２−　＋　Ｈ２Ｏ 　　　　　　　　　　　酸 　　　　ＣｒＯ４２−　⇔　　Ｃｒ２Ｏ７２− 　　　　　　　　　　 塩基 　　＜クロム酸塩＞ 　　　　２Ａｇ＋　＋　ＣｒＯ４２−　→　Ａｇ２ＣｒＯ４↓（暗赤色） 　　　　Ｐｂ２＋　＋　ＣｒＯ４２−　→　ＰｂＣｒＯ４↓（黄色） 　　　　Ｂａ２＋　＋　ＣｒＯ４２−　→　ＢａＣｒＯ４↓（黄色） 　　＜酸化作用＞ 　　　　Ｃｒ２Ｏ７２−　＋　１４Ｈ＋　＋　６ｅ−　→　２Ｃｒ３＋　＋　７Ｈ２Ｏ 　　　　＋６橙赤色　　　　　　　　　　　　　　　　＋３暗緑色 　　　　（ＣＯＯＨ）２　→　２ＣＯ２　＋　２Ｈ＋　＋　２ｅ− 　　　　＋３　　　　　　　　 ＋４

当初，鉱物マンガナスに由来してマンガネシウムと命名されましたが，１８０８年にマグネシウムが発見され，名前が紛らわしいのでマンガンとよぶようになったといわれています。 　ハロゲンの単体は，ふつうハロゲン化物を酸化してつくります。例えば，塩素は，酸化マンガン（IV）に濃塩酸を加えて加熱します。そのときのマンガン原子の酸化数は，＋４から＋２に減少します。逆に，塩素原子の酸化数は，−１から０に増加します。 　代表的な酸化剤である過マンガン酸カリウムＫＭｎＯ４は赤紫色です。これは，過マンガン酸イオンの色ですね。この過マンガン酸イオンが酸化剤としてはたらくと，マンガン（II）イオンになります。このイオンは，飽和水溶液では明らかに淡赤色ですが，うすい液だとほとんど色はわかりません。無色に見えます。そのとき，マンガン原子の酸化数は，＋７から＋２の減少します。 　過マンガン酸カリウムは，塩基性溶液でも酸化作用を示しますが，黒色の酸化マンガン（IV）が沈殿します。そのときのマンガン原子の酸化数は，＋７から＋４に減少しています。

（２）　マンガン 　　　　Ｍｎ　ｍａｎｇａｎｅｓｅ（英語），Ｍａｎｇａｎ（ドイツ語）←ｍａｇｎｅｓｉａ（ラテン語） 　　　　主に酸化数＋２，＋４，＋７の化合物 　　＜酸化物＞ 　　　　ＭｎＯ２（黒色粉末） 　　　　ＭｎＯ２　＋　４Ｈ＋　＋　２ｅ−　→　Ｍｎ２＋　＋　２Ｈ２Ｏ　（酸化剤） 　　　　＋４黒色粉末　　　　　　　　　　　　＋２淡赤色 　　　　２Ｃｌ−　→　Ｃｌ２　＋　２ｅ− 　　　　−１　　　　　０ 　　＜過マンガン酸イオン＞ 　　　　ＭｎＯ４−　＋　８Ｈ＋　＋　５ｅ−　→　Ｍｎ２＋　＋　４Ｈ２Ｏ 　　　　＋７赤紫色　　　　　　　　　　　　　　　＋２淡赤色 　　　　（ＣＯＯＨ）２　→　２ＣＯ２　＋　２Ｈ＋　＋　２ｅ− 　　　　＋３　　　　　　　　＋４ 　　　　塩基性：　ＭｎＯ４−　＋　２Ｈ２Ｏ　＋　３ｅ−　→　ＭｎＯ２↓　＋　４ＯＨ− 　　　　　　　　　　＋７　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＋４

色の変化が楽しめたでしょうか。また，酸化剤の復習にもなりましたね。 　それでは，今日の学習内容の確認です。 １．黄色のクロム酸カリウム水溶液に酸を加えると，何色になりますか？→橙赤色 ２．橙赤色の二クロム酸カリウム水溶液に塩基を加えると，何色になりますか？→黄色 ３．クロム酸イオンを含む水溶液にＡｇ＋，Ｐｂ＋，Ｂａ＋を加えると，それぞれ何色の沈殿ができますか？→Ａｇ＋；暗赤色，Ｐｂ＋；黄色，Ｂａ＋；黄色 ４．過マンガン酸カリウム水溶液は何色ですか？→赤紫色 ５．過マンガン酸カリウム水溶液の酸性溶液が酸化剤としてはたらくと，水溶液は何色になりますか？→淡赤色