【プロ講師解説】このページでは『酸素の単体と化合物の性質・製法』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。

酸素の単体

酸素・オゾン
Point!

酸素の単体には酸素O2オゾンO3の2種類が存在する。
これら2つは、同じ酸素元素からできているため同素体の関係にあるが、様々な点で違いがある。

酸素 オゾン
化学式 O2 O3
構造
無色 淡青色
におい 無臭 特異臭
酸化力 あり あり
製法 酸化物の分解
液体空気の分留
酸素の無声放電
酸素への紫外線照射
その他性質 助燃性あり 紫外線を吸収する

酸素は酸素O原子2個が二重結合してできた分子であり、オゾンはその酸素分子に1個のO原子が配位結合した構造になっている。
また、色・臭いなどに関しては上の表の通りで、オゾンが非常に特徴的な色・臭いをもつ。

※気体の色・臭いについて詳しくは気体の性質(色・臭い・毒性・水溶液の液性など)を参照

酸素は実験室内ではH2O2やKClO3などの酸化物を(触媒としてMnO2を用いて)熱分解することによって得られる。

\[
2H_{2}O_{2} → 2H_{2}O + O_{2}\\
2KClO_{3} → 2KCl + 3O_{2}
\]

また、工業的には(窒素と同じく)液体空気の分留によって生成される。

オゾンは、O2の無声放電(高電圧の放電)や紫外線照射によって得ることができる。

\[
3O_{2} → 2O_{3}
\]

※無機化学で頻出の気体の製法については気体の製法(反応式・原理・注意事項など)を参照

酸素の酸化物

酸素は様々な原子と結びついて酸化物を形成する。

酸化物には、酸性酸化物・塩基性酸化物・両性酸化物があり、それぞれの水や酸・塩基との反応はよく理解しておく必要がある。

※酸化物について詳しくは酸性酸化物・塩基性酸化物・両性酸化物(違い・見分け方・一覧・反応など)を参照

酸素の水酸化物(水/過酸化水素)

過酸化水素
化学式 H2O H2O2
構造
特徴 沸点が高い 酸化還元反応において酸化剤としても還元剤としても働く

酸素の主な水素化物としては、水H2Oと過酸化水素H2O2が挙げられる。
水は分子間で水素結合を形成するため(分子間の繋がりがなかなか切れないので)沸点・融点が高いのが特徴的。

過酸化水素は半反応式一覧にあるように、酸化還元反応において酸化剤としても還元剤としても働く。

\[
酸化剤: H_{2}O_{2} + 2H^{+} + 2e^{-} → 2H_{2}O\\
還元剤: H_{2}O_{2} → O_{2} + 2H^{+} + 2e^{-}
\]

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著者プロフィール

・化学のグルメ運営代表
・高校化学講師
・薬剤師
・デザイナー/イラストレーター

数百名の個別指導経験あり(過去生徒合格実績:東京大・京都大・東工大・東北大・筑波大・千葉大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など)
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆

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