P ブロック元素の元素および化合物の特性と反応 - セッション 2

Pブロック元素の酸化能力。 Pブロック元素の還元能力。 Pブロック元素の化合物の酸化力と還元力。 P ブロック元素の不均化特性。両親媒性物質。

ご存知のように、化学反応において、原子、分子、またはイオンが 1 つ以上の電子を失うことを酸化と呼びます。一方、原子、分子、イオンが 1 つ以上の電子を獲得することを還元といいます。たとえば、酸素がマグネシウムと反応すると、酸化マグネシウムが生成されます。酸素の酸化状態はゼロからマイナス2に変化します。これは酸素がマグネシウムから電子を 2 つ受け取ることを示しています。酸素が還元されました。同様に、マグネシウムは電子を 2 つ失います。マグネシウムは還元されました。

酸化能力とは、ある物質が他の物質から電子を受け取ることでその物質を酸化する能力を指します。言い換えれば、ある物質が別の物質に酸化を引き起こす能力のことです。他の物質を酸化する物質を酸化剤と呼びます。酸化剤自体も還元されます。たとえば、鉄と酸素の反応は酸化能力を説明するために使用できます。この反応では、鉄は電子を失い、酸素は電子を獲得します。酸素は鉄の酸化を引き起こすため、酸化剤となります。

P ブロック元素は、電子配置と原子サイズに応じて異なる酸化能力を発揮します。たとえば、酸素は電気陰性度が高く、原子サイズが小さいです。他の元素から電子を容易に受け取ることができるため、強力な酸化剤となります。酸素と水素の反応では、酸素は水素から電子を受け取って水を形成します。したがって、それは酸化剤です。

酸素に次いで、Pブロック元素である塩素は高い電気陰性度を持っています。原子サイズは酸素と同様に小さいです。また、電子を受け取りやすいため、強力な酸化剤となります。たとえば、塩素と鉄の反応では、塩素の酸化状態はゼロからマイナス 1 に変化します。塩素は鉄から電子を受け取って塩化鉄を形成します。鉄を酸化します。したがって、それは酸化剤です。

P ブロック元素である窒素は、酸素や塩素に比べて電気陰性度が中程度で、原子サイズも大きいです。酸化剤としても作用しますが、酸素や塩素ほど強力ではありません。たとえば、窒素と水素の反応では、窒素は水素から電子を受け取ってアンモニアを形成します。窒素の酸化状態はゼロからマイナス3まで変化します。したがって、それは酸化剤です。

P ブロック元素の酸化能力は、原子サイズが大きくなり、電気陰性度が低下するため、グループ内の下に行くほど一般的に低下します。電気陰性度の低下により、これらの元素は電子を受け入れる可能性が低くなります。したがって、酸化剤として作用する可能性は低くなります。しかし、原子サイズが小さくなり、電気陰性度が増加するため、一般的には周期表の左から右にかけて酸化能力が増加します。つまり、これらの元素は電子を受け入れて酸化剤として作用する可能性が高くなります。

還元能力とは、ある物質が電子を他の物質に与えることでその物質を還元する能力を指します。言い換えれば、ある物質が別の物質を還元する能力のことです。他の物質を還元し、それ自身は酸化される物質を還元剤といいます。たとえば、炭素が酸素と反応すると二酸化炭素が生成されます。炭素の酸化状態はゼロからプラス4に変化します。酸化が起こります。炭素は酸素を減少させます。

P ブロック元素は、その電子配置と原子サイズに応じて異なる還元能力を発揮します。ホウ素は電気陰性度が低く、原子サイズが小さいため、電子を容易に供与し、還元剤として機能します。たとえば、ホウ素とフッ素の反応では、ホウ素はフッ素に電子を供与して三フッ化ホウ素を形成します。ホウ素の酸化状態はゼロから正の 3 に変化します。ホウ素はフッ素を還元します。ホウ素は優れた還元剤です。

P ブロック元素シリコンは、中程度の電気陰性度と、ホウ素に比べて大きい原子サイズを持っています。これにより、還元剤としての効力が弱まります。たとえば、シリコンと塩素の反応では、シリコンは塩素に電子を供与して四塩化シリコンを形成します。シリコンの酸化状態はゼロから正の 4 まで変化します。シリコンは塩素を減らします。したがって、シリコンは還元剤です。

P ブロック元素の還元能力は、原子サイズが大きくなり、電気陰性度が減少するため、グループ内の下に行くほど一般的に増加します。つまり、これらの元素は電子を供与し、還元剤として作用する可能性が高くなります。しかし、原子サイズが小さくなり、電気陰性度が増加するため、一般的には左から右にかけて周期的に還元能力は減少します。つまり、これらの元素は電子を供与して還元剤として作用する可能性が低いということです。

ここに興味深い事実があります。 Pブロック元素のいくつかの化合物は、酸化剤と還元剤の両方として作用します。例えば、硫化水素は銅などの金属と反応すると酸化剤として作用します。この反応の生成物は硫化銅と水素ガスです。硫化水素は銅を酸化します。銅の酸化状態はゼロからプラス2に変化します。

硫化水素は、過マンガン酸カリウムや二クロム酸カリウムと反応すると還元剤としても作用します。硫化水素は過マンガン酸カリウムを還元し、それ自体が酸化されます。硫黄の酸化状態はマイナス2からゼロに変化します。これは硫化水素が酸化されることを示しています。マンガンの酸化状態は正7から正2に変化します。これは過マンガン酸カリウムが還元されることを示しています。硫化水素は過マンガン酸カリウムを還元し、還元剤として作用すると言えます。

二酸化硫黄はハロゲンと反応すると還元剤として作用します。たとえば、二酸化硫黄が塩素と反応すると、硫酸と塩酸が生成されます。硫黄の酸化状態は正4から正6に変化します。これは二酸化硫黄が酸化されることを意味します。塩素の酸化状態はゼロからマイナス1に変化します。これは塩素が還元されたことを意味します。これは、二酸化硫黄が塩素を還元し、それ自体が酸化されることを示しています。つまり、二酸化硫黄はここでは還元剤として作用します。

二酸化硫黄は金属と反応すると酸化剤として作用します。たとえば、二酸化硫黄がマグネシウム金属と反応すると、酸化マグネシウムと硫黄が形成されます。硫黄の酸化状態は +40 にします。一方、マグネシウムの酸化状態は0から +2。これは、二酸化硫黄がマグネシウムから電子を受け取り、マグネシウムを酸化することを示しています。つまり二酸化硫黄は酸化剤として作用します。

不均化特性は p ブロック元素のユニークな特性です。単一の化学反応で同じ元素の酸化と還元が起こります。このプロセスでは、元素の 1 つの原子が同時に酸化と還元を受け、その元素の 2 つの異なる酸化状態が生成されます。この特性は、窒素、リン、塩素、臭素、ヒ素、アンチモン、硫黄、セレン、テルルなどの第 15 族、第 16 族、および第 17 族の元素に特によく見られます。これらの元素は複数の酸化状態で存在する傾向があり、不均化反応を起こす可能性があります。

例えば、二酸化塩素の反応を考えてみましょう ClO₂水で H₂O形成する HClO₃そして HCl。この反応では、 ClO₂分子は同時に酸化され、 +4に +5酸化状態 HClO₃。一方、 +4酸化状態 ClO₂に -1酸化状態 HCl。

同様に、窒素も不均化反応を起こす可能性があります。ここでは、 NH3塩素ガスを使用。この反応では、窒素は -3酸化状態 NH3窒素の酸化状態はゼロになります。また、 +3酸化状態 NH₃に -1酸化状態 NH₄Cl。

両性物質は、プロトンを授受することで酸と塩基の両方として作用できる分子またはイオンです。つまり、寄付することで H⁺イオン。両親媒性物質の例としては、水、アミノ酸、 HCO₃⁻イオン。水は酸として作用し、 H⁺強力な基盤に。こうして、ヒドロニウムイオンが形成され、次のように表される H3O⁺ ion。また、受け入れることで基地として機能することもできる H⁺強酸から水酸化物イオンを形成する OH- ion。

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P ブロック元素の元素および化合物の特性と反応 - セッション 2

Pブロック元素の酸化能力。 Pブロック元素の還元能力。 Pブロック元素の化合物の酸化力と還元力。 P ブロック元素の不均化特性。 両親媒性物質。

Pブロック元素の酸化能力。 Pブロック元素の還元能力。 Pブロック元素の化合物の酸化力と還元力。 P ブロック元素の不均化特性。両親媒性物質。