遷移元素の単体と化合物
カメレオン先生遷移元素は酸化数が変わると色も変わることが多いよ。Fe²⁺とFe³⁺、CuSO₄の水和物と無水物の色の違いを見比べて覚えよう。
30秒でつかむ
- 遷移元素（Cr・Mn・Fe・Cu・Zn・Agなど）は複数の酸化数（新しいタブで開きます）をとることが多く、イオン（新しいタブで開きます）や化合物（新しいタブで開きます）が色を持つことが多い金属である。
- 鉄は酸化数+2のFe²⁺（淡緑色）と+3のFe³⁺（黄褐色）の両方のイオンをつくり、空気中では酸化されてさび（新しいタブで開きます）を生じる。
- 銅は青色の水和物（新しいタブで開きます）CuSO₄・5H₂Oと白色の無水物CuSO₄で色が変わる性質があり、亜鉛は酸にも強塩基（新しいタブで開きます）にも反応する両性金属である。
詳しく
遷移元素の性質
周期表3〜12族のクロムCr・マンガンMn・鉄Fe・銅Cu・亜鉛Zn・銀Agなどは遷移元素と呼ばれる。典型元素（新しいタブで開きます）と違って同じ元素でも複数の酸化数をとることが多く、イオンや化合物が色を持つものが多い。
同じ周期（新しいタブで開きます）で隣り合う元素どうしでも性質が似ていることが遷移元素の特徴で、ステンレス鋼（Fe・Cr・Niの合金）のように複数の遷移元素を組み合わせた合金が広く使われている。
過マンガン酸カリウムKMnO₄（赤紫色）や二クロム酸カリウムK₂Cr₂O₇（橙色）のように、酸化数の高い化合物は強い酸化剤（新しいタブで開きます）として反応速度や酸化還元（新しいタブで開きます）の単元の実験でも扱われてきた。
亜鉛・銀の性質と確認反応
25gの硫酸銅(Ⅱ)五水和物CuSO₄・5H₂O（モル質量（新しいタブで開きます）250g/mol）を水に溶かして100mLの水溶液にした。この水溶液のCu²⁺のモル濃度（新しいタブで開きます）を求めよう。物質量は25÷250＝0.1molで、体積0.100Lで割ると0.1÷0.100＝1.0mol/Lになる。
亜鉛Znは塩酸のような酸とも、水酸化ナトリウム水溶液のような強塩基とも反応して水素を発生する両性金属で、アルミニウムAl・スズSn・鉛Pbなどと同じ仲間に分類される。鉄に亜鉛をめっきしたものがトタンで、傷がついても亜鉛が先に溶けて鉄を守る。
銀イオンAg⁺は塩化物イオンCl⁻と反応して白色の沈殿（新しいタブで開きます）AgClをつくり、AgClは水には溶けにくいが、アンモニア水には錯イオン[Ag(NH₃)₂]⁺をつくって溶けるのが特徴だ。銀は硫黄を含む気体と反応して黒色の硫化銀Ag₂Sに変わるため、銀製品が時間とともに黒ずむのもこの反応による。
鉄と銅のイオン・化合物
鉄は酸化数+2のFe²⁺と+3のFe³⁺の両方のイオンをつくり、Fe²⁺は淡緑色、Fe³⁺は黄褐色を示す。鉄を空気中に放置すると酸素と水分によって酸化され、赤さび（酸化鉄(Ⅲ)の水和物）が生じる。
銅Cuは赤みを帯びた金属で電気をよく通し、湿った空気中では表面に緑青（ろくしょう）と呼ばれる緑色のさびをつくる。水溶液中の銅(Ⅱ)イオンCu²⁺は青色を示す。
硫酸銅(Ⅱ)五水和物CuSO₄・5H₂Oは青色の結晶だが、加熱して水を取り除くと白色粉末の無水物CuSO₄になる。白色粉末に水を1滴落とすと再び青色に戻るため、この色の変化は水の検出に利用されている。
確認問題
確認問題（解答用紙）
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/transition-metals-and-compounds/?from=print#quiz
25gの硫酸銅(Ⅱ)五水和物CuSO₄・5H₂O（モル質量250g/mol）を水に溶かして100mLの水溶液にした。この水溶液のCu²⁺のモル濃度は何mol/Lか。
答え：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
正解：1.0
CuSO₄・5H₂Oの物質量は25÷250＝0.1mol。溶かすとCu²⁺も0.1mol生じ、体積0.100Lで割ると0.1÷0.100＝1.0mol/L。鉄(Ⅲ)イオンFe³⁺の水溶液の色として正しいものはどれか。
- ◯ 淡緑色
- ◯ 無色
- ◯ 青色
- ◯ 黄褐色
正解：黄褐色
鉄は複数の酸化数（新しいタブで開きます）をとり、Fe²⁺は淡緑色、Fe³⁺は黄褐色を示す。亜鉛Znが「両性金属」と呼ばれる理由として正しいものはどれか。
- ◯ 酸とだけ反応するから
- ◯ 常に中性の化合物しかつくらないから
- ◯ 酸にも強塩基にも反応して水素を発生するから
- ◯ 強塩基とだけ反応するから
正解：酸にも強塩基にも反応して水素を発生するから
亜鉛は塩酸のような酸とも、水酸化ナトリウム水溶液のような強塩基（新しいタブで開きます）とも反応して水素を発生する両性金属である。銀製品が時間とともに黒ずんでいく原因として正しいものはどれか。
- ◯ 硫黄を含む気体と反応して黒色の硫化銀に変わるから
- ◯ 銀が水と反応して水酸化銀になるから
- ◯ 銀が酸素と反応して酸化銀になるから
- ◯ 紫外線で銀イオンが分解されるから
正解：硫黄を含む気体と反応して黒色の硫化銀に変わるから
銀は空気中や温泉（新しいタブで開きます）地などに含まれる硫黄を含む気体と反応して黒色の硫化銀Ag₂Sに変わるため、表面が黒ずんでいく。
単元のポイント
- 遷移元素（新しいタブで開きます） 周期表3〜12族のCr・Mn・Fe・Cu・Zn・Agなど。複数の酸化数をとり、色のついたイオン・化合物が多い
- 鉄イオンの色 Fe²⁺は淡緑色、Fe³⁺は黄褐色。鉄は空気中の酸素や水分と反応してさび（酸化鉄）を生じる
- 銅と硫酸銅(Ⅱ) CuSO₄・5H₂O（青色の結晶）を加熱するとCuSO₄（白色粉末）になり、水を加えると青色に戻る
- 亜鉛と銀 亜鉛Znは酸にも強塩基にも反応する両性金属。銀イオンAg⁺はハロゲン（新しいタブで開きます）化物イオンと沈殿をつくる