語呂合わせと徹底整理で攻略する高校無機化学（遷移元素と錯イオン篇）

永野数学塾の「虎の巻」を公開する「語呂合わせと徹底整理で攻略する高校無機化学」シリーズ9回目の今日は遷移元素と錯イオン篇です。

遷移元素の中で特に重要なのが金Au、銀Ag、銅Cu、鉄Fe、クロムCr、マンガンMnです。また、遷移元素はすべて金属であることに注意しましょう。

最後に錯イオンについても学びます。

まずは遷移元素全般に言える性質から！

このシリーズをまとめたものは↓

遷移元素

周期表の1、2族及び12～18族の元素は典型元素と呼ばれる。典型元素は族番号が増えるに従って、最外殻電子の数が増えていき、同じ族では最外殻電子の数が同じなので化学的に類似した性質を示すのに対し、3～11族の元素は遷移元素と呼ばれ、族番号が増えても最外殻電子の数は1～2個のままであり、族番号が増えても最外殻の電子数（価電子）は増えずに内側の軌道に電子が増えていく。

このような電子配置のため遷移元素には典型元素にはない様々な特徴がある。

例）第３周期の電子配置

それでは各元素について詳しく見ていきましょう。まずは鉄からいきます。

鉄Fe

金属の中ではAlに次いで地殻に多く存在する。

鉄の製法

鉄の単体は鉄鉱石の赤鉄鉱（主成分Fe₂O₃）や磁鉄鉱（主成分Fe₃O₄）を溶鉱炉でCOや高温のCなどによって還元して得られる。ただしこの還元は次のように段階的に行われる。鉄の酸化数の変化に注意。

Fe₂O₃（+Ⅲ） → Fe₃O₄（+Ⅲ、+Ⅱ＝Fe₂O₃+FeO） → FeO（+Ⅱ） → Fe（0）

こうして得られた鉄の単体には炭素などの不純物が含まれるが、これを銑鉄(せんてつ)という。銑鉄に酸素を吹きこみ余分なCや不純物のSやPをを酸化させて取り除いたものが鋼(こう)。鋼は「はがね」とも呼ばれ、強靭で多くの機械部品や建設材料に使われている。また銑鉄の上に浮かぶ不純物はスラグという。

鉄イオン

鉄のイオンにはFe²⁺とFe³⁺があります。これらは共に有色で、水酸化物イオン（OH－）、ヘキサシアノ鉄（Ⅱ）酸カリウム、ヘキサシアノ鉄（Ⅲ）酸カリウム、チオシアン酸カリウムなどと以下の表のように反応します。赤字のところが特に重要です。

ちょっと、苦しい語呂合わせですね…（すいません）。さあ（気を取り直して）、次は銅です！

銅Cu

赤みのある金属光沢.
電気・熱の良導体。
湿った空気中に放置すると表面に緑色のサビである緑青(ろくしょう：CuCO₃・Cu(OH)₂）生じる。

Cuの製法

黄銅鉱（CuFeS₂）を溶鉱炉で還元して、硫化銅（Ⅰ）Cu₂Sとする。次にこれに空気を送り込んでCuを得る。

Cu₂S ＋ O₂ → Cu ＋ SO₂

しかしこのようにして得られたCuの純度は99％程度でこれを粗銅という。粗銅の純度を高めるためには粗銅を陽極、純銅を陰極にして硫酸銅水溶液を電気分解する。これを電解精錬という。

陽極：Cu → Cu²⁺ + 2e^―（Fe → Fe²⁺ + 2e^― 、Ni → Ni²⁺ + 2e^―）
陰極：Cu²⁺ + 2e^― → Cu

陽極の粗銅の中の不純物のうちCuよりイオン化傾向の大きいFeやNiはイオンとなって溶け出し、Cuよりイオン化傾向の小さいAｇやAuはイオン化せずに単体のまま陽極の下に沈殿する。これを陽極泥という。一方、陰極ではイオン化傾向のFe²⁺やNi²⁺よりイオン化傾向の小さいCu²⁺が電子を受け取って純銅ののまわりに付着する。これにより、純度約99.99％の純銅が得られる。