【雑記】その12 アルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素、あと水素

気になったことを書き連ねていきます

第12回です

今回から数週間にわたり、全元素118個を典型元素は族ごとに、遷移元素は周期ごとにざっと解説していきます

大体中学から高1レベル、あとなんか面白い情報くらいです

誤字脱字や間違った情報などあったら優しく教えてあげて下さい

今週は1族、2族、水素についてです

では早速

1族、アルカリ金属元素(+水素)

ではまずは周期表の左端に位置する1族元素、通称「アルカリ金属元素」について解説します

...とその前に、周期表のトップバッター、水素からです

・宇宙でもっとも豊富に存在する元素であり、宇宙の質量の4分の3を占める

・地球表面の元素数では酸素・ケイ素に次いで3番目に多い

・地球表上ではほとんどは海水の状態で存在し、単体の水素分子状態では天然ガスの中にわずかに含まれる

・同位体として、質量数が2の重水素、質量数が3の三重水素もわずかに存在している

・質量数1の水素原子は中性子を持たず、存在が確認されている中でほかに中性子を持たない核種はリチウム3のみ

・水素分子は常温では安定であり、フッ素以外とは化学反応をまったく起こさない

・光がある状態では塩素と激しい反応を起こし、酸素と混合したものに火をつけると激しい爆発(水素爆鳴気)を起こす

・1価の陽イオンである水素イオンを含む化合物が電離すると、水溶液は酸性を示す

・実は1価の陰イオンにもなる

ちなみに質量数1の水素の陽イオンは、ただの1つの露出された陽子です

さて、水素は置いておいてアルカリ金属元素の紹介に入りましょう

アルカリ金属元素は、

リチウム(3 Li)、ナトリウム(11 Na)、カリウム(19 K)、ルビジウム(37 Rb)、セシウム(55 Cs)、フランシウム(87 Fr)

の6つです

前半はなんだか聞いたことある奴らですね

常温で水と激しく反応し、水酸化物は強アルカリ性を示す金属たちです

非常な高圧下では水素も金属の性質を持つと考えられていますが、未だ確認には至っていないようですね

主な共通の性質としては、

・還元性を持ち、酸化数は常に+1となる

・原子番号が上がるほど化学反応性、密度は大きくなり、融点、沸点は下がるという性質を持つ

・比較的融点が低い

・セシウムは常温より少しだけ高い29℃で融解する

・他の金属と比べて非常に柔らかい

・リチウムはナイフで切断でき、カリウムはバターのように押しつぶすことができる

・密度が低い

・リチウム、ナトリウム、カリウムは比重が1以下で水に浮く

・水、あるいは空気中の酸素と反応する為、ミネラルオイルの中に保存される

・オイルを拭って放置すると自然発火することもある

・水銀と反応してアマルガムを形成する

といった感じです

他の金属と比べるとかなり変わっていると言える性質を多く持ちますね

2族、アルカリ土類金属元素

ということで2番手は2族のアルカリ土類金属元素たちです

アルカリ土類金属元素は、

ベリリウム(4 Be)、マグネシウム(12 Mg)、カルシウム(20 Ca)、ストロンチウム(38 Sr)、バリウム(56 Ba)、ラジウム(88 Ra)

の6つです

ただし、ベリリウム・マグネシウムは原子半径が小さく、性質が異なるため、アルカリ土類金属に含めない場合もあります

酸化物は熱に強く水に溶け難い性質を持ち、水に溶けてアルカリ性を示すためアルカリ土類と呼ばれたようです

主な共通の性質としては、

・ベリリウム以外は、いずれの元素も2価の陽イオンになり易く、通常+2の酸化数を持つ

・ベリリウムだけは原子半径が小さく、原子核の陽子が最外殻電子を強く引き付けるため、イオンになりにくい

・ベリリウムはアルミニウムとも似た性質を示す

・マグネシウムはベリリウムとアルカリ土類金属の中間的な性質を持っている

・アルカリ金属よりも原子間の金属結合が強く、単体の融点・硬度が高い

・同じ理由により、陽イオンは同周期の1族元素よりもイオン半径が小さい

・還元力が強い

・カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムは、アルカリ金属ほどではないが水と激しく反応する

・カルシウムやマグネシウムは、地球上の生物に広く利用されており、生命維持に欠かせない元素である

・バリウムはヒトに対しては比較的毒性が高く、ベリリウムは非常に毒性が高い

といった感じです

アルカリ金属元素と似てると言えば似てますね

とまあ今日のところはこんな感じです

今日は化学でした

次回は遷移元素の第4周期(21～30)、第5周期(39～48)についてです

担任の化学の先生は、亜鉛とカドミウムと水銀が遷移元素に含まれるようになったことに非常に不服そうですが、その理由もなんとなく解説するかもしれません

ではまた