遷移金属と錯イオン
20分 Part 3 / Ch6 / Lesson 3
到達目標
- 遷移金属の特徴を説明できる
- 代表的な錯イオンの名称と色を知る
- 金属イオンの系統分離の流れを理解する
遷移金属の特徴
遷移金属（3〜11族）の共通特徴:
- 複数の酸化数をとる（Fe²⁺/Fe³⁺, Cu⁺/Cu²⁺ など）
- 有色の化合物が多い
- 触媒として働くものが多い（Fe, Pt, V₂O₅, MnO₂ など）
- 錯イオンを形成しやすい
鉄の化合物
| 性質 | Fe²⁺ (鉄(II)) | Fe³⁺ (鉄(III)) |
|---|---|---|
| 水溶液の色 | 淡緑色 | 黄褐色 |
| 水酸化物 | Fe(OH)₂ (緑白色) | Fe(OH)₃ (赤褐色) |
| KSCN との反応 | 変化なし | 血赤色 |
| K₄[Fe(CN)₆] | 濃青色沈殿 (ターンブルブルー) | 濃青色沈殿 |
| K₃[Fe(CN)₆] | 濃青色沈殿 | 変化なし (褐色) |
Fe²⁺ と Fe³⁺ の比較
銅の化合物
| 化合物 | 色 | 備考 |
|---|---|---|
| CuSO₄ (無水) | 白色 | 水分の検出に利用 |
| CuSO₄·5H₂O | 青色 | 胆礬(たんばん) |
| Cu(OH)₂ | 青白色 | 加熱で CuO (黒) |
| CuO | 黒色 | 酸化銅(II) |
| Cu₂O | 赤色 | フェーリング反応で生成 |
錯イオン
錯イオン: 金属イオンに配位子が配位結合したイオン。
代表例:
| 錯イオン | 色 | 形成条件 |
|---|---|---|
| [Cu(NH₃)₄]²⁺ | 深青色 | Cu²⁺ + 過剰 NH₃ |
| [Ag(NH₃)₂]⁺ | 無色 | Ag⁺ + NH₃ → AgCl 沈殿が再溶解 |
| [Zn(OH)₄]²⁻ | 無色 | Zn²⁺ + 過剰 NaOH |
| [Al(OH)₄]⁻ | 無色 | Al³⁺ + 過剰 NaOH |
| [Fe(CN)₆]⁴⁻ | 黄色 | Fe²⁺ + CN⁻ |
金属イオンの系統分離
確認クイズ
Q1 Fe³⁺ 水溶液に KSCN を加えると何色になるか?
Q2 Cu²⁺ に過剰の NH₃ を加えると?
Q3 無水硫酸銅 CuSO₄ の色は?
演習
問1. Ag⁺, Cu²⁺, Fe³⁺ を含む水溶液からそれぞれのイオンを分離する手順を説明せよ。
解答・解説
- HCl を加える → AgCl (白色) が沈殿。ろ過して Ag⁺ を分離。
- ろ液に H₂S を通じる (酸性) → CuS (黒色) が沈殿。ろ過して Cu²⁺ を分離。
- ろ液を加熱して H₂S を除去し、NaOH を加える → Fe(OH)₃ (赤褐色) が沈殿。Fe³⁺ を分離。