遷移元素と錯イオン

遷移元素とは

周期表の３～１１族に位置する元素を遷移元素と呼ぶ。１・２属の典型元素から、１２属の典型元素へと移り変わる間の元素との意味で「遷移」元素と名付けられた。次の性質を持っている。

1. 全て金属元素である。
2. 全て融点が高い。
3. 殆どが重金属であり、密度が高い。
4. 最外殻電子は1または2である。
5. 酸化数は一定の値ではなく複数。
6. 錯イオンをつくる。
7. 有色の物質が多い。
8. 触媒としてよく用いられる。

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錯イオン

金属イオンを中心として分子などが配位結合して形成されるさらに大きなイオンを錯イオン（さくいおん）と呼ぶ。遷移元素は錯イオンを形成しやすく、代表的なものとして次のような種類がある。

1. ジアンミン銀（Ⅰ）イオン
2. テトラアンミン銅（Ⅱ）イオン
3. テトラアクア銅（Ⅱ）イオン
4. テトラアンミン亜鉛（Ⅱ）イオン
5. テトラヒドロキシド亜鉛（Ⅱ）酸イオン
6. ヘキサシアニド鉄（Ⅱ）酸イオン
7. ヘキサシアニド鉄（Ⅲ）酸イオン

水溶液の色と錯イオンの形

錯イオンには特有の形があり、また色がある。

錯イオンの色

色が着いている代表的は以下の通りである。

左がテトラアクア銅イオン。右がテトラアンミン銅イオンである。

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ヘキサシアニド鉄（Ⅱ）酸イオン

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ヘキサシアニド鉄（Ⅲ）酸イオン

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錯イオンの形

直線形、正方形、正四面体、正八面体がある。

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配位子

錯イオンを形成する分子を配位子と呼ぶ。配位子は、非金属電子対を持ち、金属結合と配位結合を生じる。配位結合とは、配位子から一方的に金属イオンに電子が供給されることによって生じる結合である。

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錯イオンの書き方

次のような書き方が定められている。

〔中心金属元素の名称＋陰性配位子（＋陽性配位子＋中性配位子）〕価数

例：[Cu(NH3)4]²⁺

錯イオンの命名法

配位子の数＋配位子の種類＋中心金属元素の名称［酸化数）＋（陰イオンならば「酸」）で命名する。

例：テトラヒドロキシド亜鉛（Ⅱ）酸イオン

①配位子の数を示す。

１から順に名称が定まっている。

1. モノ
2. ジ
3. トリ
4. テトラ
5. ペンタ
6. ヘキサ
7. ヘプタ
8. オクタ
9. ノナ
10. デカ

②配位子の種類を示す。

• NH₃：アンミン
• H₂O：アクア
• OH：ヒドロキシド（ヒドロキソ）
• CN：シアニド
• S₂O₃：チオスルファト

③中心金属元素の名称を示し、酸化数を示す。

様々な遷移元素の名称が入る。Ag(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)…。酸化数は大体１か２であるが、それぞれ覚えておく必要がある。

④陰イオンならば酸とつける。

例えば、ヘキサシアニド鉄（Ⅱ）酸イオンは、普通は金属とイオン結合して塩として存在している。K₄[Fe(CN)₆]などである。

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そもそも、塩というのは酸と塩基の中和反応によって生成される物質であるため、K₄[Fe(CN)₆]の場合にも基になった酸と塩基があると考えられる。塩基は、KOHであり、酸はH₄[Fe(CN)₆]である。陰イオンの錯イオンは、H⁺との結合によって酸となるため、○○酸イオンと呼ばれる。