理系の雑学・豆知識

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アルカリ金属の性質

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1 H                                 He
2 Li Be                     B C N O F Ne
3 Na Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra                              

 

 周期表で一番左にあるのは1族です。そのうち、H以外の元素をアルカリ金属といいます。Hは金属ではないですもんね。実際入試で頻出なのはLi,Na,Kの3つですが、一応6つとも覚えておきましょう。グループ名がついている以上、共通の性質をもっています。

 アルカリ金属は、とても軟らかく、軽い金属です。Li,Na,Kは水に浮いてしまいます。粘土のように簡単に切断できますそれは密度が他の金属に比べてかなり小さいからです。また、非常に反応性に富んでいます。アルカリ金属は、少なくとも我々が想像するような金属とはちょっと違った性質をもっているんです。

 それでは、それぞれ重要な性質を詳しく説明していきましょう。

 

 ◆1価の陽イオンになりやすい

 最外殻電子が1個ですから、こいつさえ放出すれば安定な希ガス配置になれる。だから放出しようとする傾向が他の族に比べて最も大きい。つまり、非常に陽イオンになりやすいわけです。このことから、イオン化エネルギーが小さくて済むのも納得できますよね。

  
 ◆異常な反応性

 <酸化反応> 4X+O2→2X2O

  ~空気中~

 イオンになりやすいということは、逆にいえば単体になりにくい。つまり単体が不安定だということです。だから、乾いた空気中でさえも表面はすぐに酸化されてしまいます。 アルカリ金属は軽くて、非常にやわらかいので簡単に切断できます。だから、切った瞬間の切り口は光沢のある銀白色ですが、すぐにくすんで白色になってしまう。そのくらい反応性が高いってことです。

  ~燃 焼~

 空気中ですら反応してしまうアルカリ金属を燃焼したら、当然反応は激しいです。 こんな金属がそのまま実験室にあったら、とても危険ですよね。だから、石油中に保存します。水中ではなく石油中なのはなぜでしょう?

 <水中での反応> 2X+2H2O→2XOH+H2↑

 アルカリ金属は反応性に富む、非常に危険な物質だってことは分かってきましたね。ということは、当然水中でも激しく反応します。常温で反応して、上の反応式のように水酸化物XOHと水素を発生します。

 余談ですけど、管理人が高校生だった時に化学実験で、ナトリウムを使う実験があったんです。その時に、当時は化学についてな~んの知識もない生徒だったんで、ナトリウムを指でつまんで水滴に入れて遊んでたんです。今から考えるとゾッとするようなことをしてるんですよね。ナトリウムは当然、指でつまんではいけません。水に入れると激しく反応します。しかもその後に出来るのは、高濃度の水酸化ナトリウムです。水酸化ナトリウムというのは塩酸よりもはるかに危険な物質です。皮膚に触れたままでいると、どんどん濃くなってじわじわと皮膚を侵します。知らないうちに、っていうのが怖いんです。みなさんくれぐれも気をつけてくださいね。


 ◆沈殿物を生じない

 

 アルカリ金属のイオンは非常に安定です。ですから、アルカリ金属の塩は、すべて水に溶けます。沈殿としてじっとしているよりもイオンとしてばらばらに動く方がアルカリ金属にとって快適なわけです。Cl-, OH-, S2-, SO42-, CO32-, CrO42- はもちろん、その他あらゆる陰イオンに対して沈殿を生じません。これを知っておくと沈殿の学習のときにとても役立つので覚えておきましょう。

 

 ◆炎色反応

 

元素
Li
Na
K
Rb
Cs
深赤
青紫

 

 3)で、アルカリ金属は沈殿を生じないことを学びました。すると、ここでちょっと困ってしまう。それはアルカリ金属の検出をどうすればいいのかということです。大概の金属イオンは、何かしらの陰イオンによって沈殿を生じるので色などによって判定できますが、アルカリ金属は沈殿によって検出できない。これでは、アルカリ金属であるのはわかっても、ではそれのうちのどれなのか、がわからなくなってしまう。そこで、炎色反応を用いるわけです。炎色反応というのは、白金線の先にある金属イオンの入った水溶液をつけて、バーナーの炎に差し入れるとその金属独特の色を発色するという反応です。その炎の色によって判定できる。上の表は、それぞれの元素の色を示しています。教科書や資料集に必ず写真があるはずなので、必ず見ておいてください。