KIMIKA!|基礎から学ぶ高校化学

酸素の単体と化合物の性質・製法

約 4 分
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単体

酸素には、二種類の同素体が存在する。

  

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
無声放電
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O2は化学式O2、オゾンはO3で表される。
構造としては、酸素は酸素原子O2つ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O原子が配位結合した形になっている。

色・臭い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。

製法に関しては、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。

2H2O2 → 2H2O + O2

2KClO3 → 2KCl + 3O2

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。

3O2 → 2O3

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化合物

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。
酸化物に関する詳しいことは「酸性酸化物・塩基性酸化物・両性酸化物の違いを徹底解説!〜定義からそれぞれの酸・塩基との反応まで〜」に書いてあるのでよく見ておいてほしい。

水素化物

酸素の主な水素化物としては、水と過酸化水素が挙げられる。
  

過酸化水素
化学式 H2O H2O2
構造
特徴 沸点・融点が高い 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

水は分子式H2O、過酸化水素はH2O2で表させる。
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ことがあるんだったね。

酸化剤 H2O2 + 2H+ + 2e → 2H2O

還元剤 H2O2 → O2 + 2H+ + 2e

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