この問題は、下線を付けた原子（＝主に中心原子）の酸化数が最大となる化合物を選ぶ問題です。 それぞれの中心原子（下線が付くと想定される原子）の酸化数を計算しましょう。次の物質について、下線を付けた原子の酸化数が最大のものはどれか。技術士の過去問 平成27年度（2015年） 基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 問20 - 過去問ドットコム
各物質の酸化数計算：
① HNO₃（硝酸）
- H: +1
- O: −2 × 3 = −6
- 全体の電荷：0 → N の酸化数 = 0 − (+1) − (−6) = +5
② Cr₂O₇²⁻（ニクロム酸イオン）
- O: −2 × 7 = −14
- 全体の電荷：−2 → 2Cr + (−14) = −2 → 2Cr = +12 → Cr = +6
③ MnO₄⁻（過マンガン酸イオン）
- O: −2 × 4 = −8
- 全体の電荷：−1 → Mn + (−8) = −1 → Mn = +7
④ NO₂（二酸化窒素）
- O: −2 × 2 = −4
- 全体の電荷：0 → N = +4
⑤ H₂SO₄（硫酸）
- H: +1 × 2 = +2
- O: −2 × 4 = −8 → S + 2 − 8 = 0 → S = +6
酸化数まとめ：
| 物質 | 中心原子 | 酸化数 |
|---|---|---|
| HNO₃ | N | +5 |
| Cr₂O₇²⁻ | Cr | +6 |
| MnO₄⁻ | Mn | +7 ✅（最大） |
| NO₂ | N | +4 |
| H₂SO₄ | S | +6 |
✅ 答え：MnO₄⁻（過マンガン酸イオン）
中心原子 Mn の酸化数は +7 で、これが最大です。O2の場合はどうなりますか
とても良い質問です。 O₂（酸素分子） の場合、酸素原子同士が共有結合で結ばれていて、**酸化数はどちらの酸素も「0（ゼロ）」**です。🔹理由：
酸化数とは、ある原子が電子をどのくらい失ったり受け取ったりしているかを“仮定的”に表した数です。- O₂は、同じ原子同士（酸素と酸素）が結びついているため、電子の偏りはなく、どちらも電子を失っても得てもいないと考えます。
- そのため、各酸素原子の酸化数は 0 になります。
🔹比較例：
| 化学種 | 酸素の酸化数 | 備考 |
|---|---|---|
| O₂ | 0 | 単体、共有結合 |
| H₂O | −2 | 水中の酸素 |
| H₂O₂（過酸化水素） | −1 | 酸素の酸化数が変則的 |
| O₃（オゾン） | 0 | 同位体・単体なので酸化数0 |
結論： O₂の酸素原子の酸化数はどちらも「0」です。 これは「単体の酸化数は常に0」という酸化数の基本ルールに従っています。
単体とはどういう意味ですか？
「単体（たんたい）」とは、1種類の元素だけでできている純粋な物質のことです。🔹定義：
単体とは： 同じ元素だけで構成される物質。 化学式に使われている元素が1種類だけのもの。
🔹例：
| 単体の名前 | 化学式 | 説明 |
|---|---|---|
| 酸素 | O₂ | 酸素原子が2個結合した状態 |
| 水素 | H₂ | 水素原子が2個結合 |
| 窒素 | N₂ | 空気中に多く含まれる気体 |
| 鉄 | Fe | 金属の単体、構造材や工具に使われる |
| 炭素（黒鉛やダイヤモンド） | C | 炭素だけでできた構造 |
| 金 | Au | 金属元素が単体で存在 |
🔹注意：化合物との違い
| 用語 | 内容 | 例 |
|---|---|---|
| 単体 | 1種類の元素でできている | O₂、Fe、H₂、C |
| 化合物 | 2種類以上の元素が化学的に結びついている | H₂O（→水）、NaCl（→塩） |
🔹ポイント：
- 単体でも原子1個のもの（Heなど）と、原子が複数結合しているもの（O₂、S₈など）があります。
- 同じ元素でも構造が異なれば同素体と呼ばれる（例：Cにはダイヤモンドと黒鉛がある）。
ご希望があれば、図や比較表付きでさらに詳しく説明します！
