　　　　１１．典型金属元素の単体と化合物

キーワード高校、化学、教材、自主編成、教科書、（高校化学、化学教材）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０２．８　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　林　正幸　１１．典型金属元素の単体と化合物授業計画時間　　　　　　　　項　　目　　　　　　　　　　　　　　　　備考　１　　１．典型金属元素　２　　実験１　軽金属元素の性質　３　　２．１族元素　　［ａ］アルカリ金属の特徴　　　　　　　　　　　　［ｂ］ナトリウムの性質　４　　　　　　　　　　［ｃ］ナトリウムの反応性　　　　　　　　　　　　［ｄ］リチウム　　　　　　　　　　　　［ｅ］塩化ナトリウムと水酸化ナトリウム　　潮解と炭酸化　５　　　　　　　　　　［ｆ］炭酸ナトリウムの生産　　　　３．２族元素　　［ａ］２族元素のまとめ　　　　　　　　　　　　［ｂ］マグネシウムの性質　６　　　　　　　　　　［ｃ］カルシウムとその化合物　　　　　　　　　　　　［ｄ］２族の補足　　　　４．１２～１４族元素　［ａ］アルミニウムの性質　７　　　　　　　　　　　　　［ｂ］両性金属　　　　　　　　　　　　　　　［ｃ］両性水酸化物など　　　水酸化亜鉛の実験　８　　　　　　　　　　　　　［ｄ］軽金属　　　　　　Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕのブロック　　　　　　　　　　　　　　　［ｅ］腐食と防食　　　　　　　　　　　　　　　［ｆ］１２～１４族の補足　９　　宿題（演習）　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 1 - 　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 - 授業計画へ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ１．典型金属元素［ａ］典型金属　始めにこの章で学習する金属元素を典型元素の周期表で確認しておこう。元素記号のみの部分が非金属であり、残りが（典型金属）である。　　＼族　　１　　　２　　１２　　１３　　１４　　１５　　１６　　１７　　１８　周期＼　　　　　　Ｈ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｈｅ　１　　　　　Ｌｉ　　Ｂｅ　　　　　　　Ｂ　　　Ｃ　　　Ｎ　　　Ｏ　　　Ｆ　　Ｎｅ　２　　ﾘﾁｳﾑ　ﾍﾞﾘﾘｳﾑ　　　　　Ｎａ　　Ｍｇ　　　　　　Ａｌ　　Ｓｉ　　　Ｐ　　　Ｓ　　Ｃｌ　　Ａｒ　３　　ﾅﾄﾘｳﾑ　ﾏｸﾞﾈｼｳﾑ　　　　ｱﾙﾐﾆｳﾑ　　　　　　Ｋ　　Ｃａ　　Ｚｎ　　Ｇａ　　Ｇｅ　　Ａｓ　　Ｓｅ　　Ｂｒ　　Ｋｒ　４　　ｶﾘｳﾑ　ｶﾙｼｳﾑ　　亜鉛　ｶﾞﾘｳﾑ　ｹﾞﾙﾏﾆｳﾑ　　　　　Ｒｂ　　Ｓｒ　　Ｃｄ　　Ｉｎ　　Ｓｎ　　Ｓｂ　　Ｔｅ　　　Ｉ　　Ｘｅ　５　　ﾙﾋﾞｼﾞｳﾑｽﾄﾛﾝﾁｳﾑ　ｶﾄﾞﾐｳﾑ　ｲﾝｼﾞｳﾑ　スズ　ｱﾝﾁﾓﾝ　　　　　Ｃｓ　　Ｂａ　　Ｈｇ　　Ｔｌ　　Ｐｂ　　Ｂｉ　　Ｐｏ　　Ａｔ　　Ｒｎ　６　　ｾｼｳﾑ　ﾊﾞﾘｳﾑ　　水銀　　ﾀﾘｳﾑ　　　鉛　　ﾋﾞｽﾏｽ　ﾎﾟﾛﾆｳﾑ　　　　　Ｆｒ　　Ｒａ　７　　ﾌﾗﾝｼｳﾑ　ﾗｼﾞｳﾑ問１　空欄に族番号と周期、元素記号と名称を記入せよ。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 3 - 参考：このスペースを利用して「電子得失表」を再度掲げておく。　　　　　　　　　　　　電子得失表　電　　　大　　　　　Ａｌ　　←→ Ａｌ³⁺　　　　＋３ｅ^- 　子　　　↑　２ＯＨ^- ＋Ｈ₂ ←→ ２Ｈ₂Ｏ　　　　＋２ｅ^- 　を　　　｜　　　　　Ｚｎ　　←→ Ｚｎ²⁺　　　　＋２ｅ^-　　　　還　失　　　小　　　　　Ｆｅ　　←→ Ｆｅ²⁺　　　　＋２ｅ^-　　　　元　う　　　　　　　　　Ｐｂ　　←→ Ｐｂ²⁺　　　　＋２ｅ^-　　　　さ　酸　∥　∥　　　　　　　Ｈ₂ 　　←→ ２Ｈ⁺　　　　　＋２ｅ^-　　　　れ　化　酸　還　　　　　　　Ｃｕ　　←→ Ｃｕ²⁺　　　　＋２ｅ^-　　　　る　剤　化　元　　　　　　　４ＯＨ^- ←→ ２Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂ ＋４ｅ^-　　　　∥　∥ 　さ　剤　　　　　　　２Ｉ^-　 ←→ Ｉ₂　　　　　　＋２ｅ^-　　　　電　れ　　　　　　　　　Ａｇ　　←→ Ａｇ⁺　　　　　＋ｅ^-　　　小　子　る　　　　　　　　　２Ｂｒ^- ←→ Ｂｒ₂　　　　　＋２ｅ^-　　｜　を　　　　　　　　　◎　２Ｈ₂Ｏ ←→ ４Ｈ⁺ ＋Ｏ₂　＋４ｅ^-　　↓　得　　　　　　　　　◎　２Ｃｌ^- ←→ Ｃｌ₂　　　　　＋２ｅ^-　　大　る　　　　　　　　　　（注意：◎は条件によって入れ代わる。）　　［ｂ］考察・金属と典型元素の復習をしておこう。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 4 - 授業計画へ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ２．１族元素［ａ］アルカリ金属の特徴［１］１族元素は水素を除いて金属であり、これらの金属は（アルカリ金属）と呼ばれる。　　　　（　Ｌｉ　Ｎａ　Ｋ　Ｒｂ　Ｃｓ　Ｆｒ　）［２］２章で学習したように、アルカリ金属はイオン結合すると（Ｎａ⁺ ）やＫ⁺ のように（１）価の（陽イオン）になる。　アルカリ金属の単体はすべて（融点）が低く、密度が（小さい）。　またアルカリ金属は他の単体や水などの化合物と激しく反応するが、その反応性は周期表の（下）ほど激しい。これは陽性が周期表の左下ほど強いことをアルカリ金属に適用しているのである。［ｂ］ナトリウムの性質（実験のまとめ）［１］灯油中に沈んでいる（ナトリウム）を注意深く加熱すると（融解）して流動性を示す。ナトリウムの融点は９８℃と水の沸点より（低い）。そして灯油が沸とうするようになると、表面の不純物がはがれて銀白色の（金属光沢）が観察できる。［２］ナトリウムはカッターで切れるほど（軟らかい）。その小片を（常温）の水に投入すると、激しく反応して（水素）が発生する。そのときナトリウムは水に浮いて、水より（密度）が小さいことをうかがわせる。フェノールフタレインを加えておくと反応溶液が（赤色）になり、（水酸化ナトリウム）が生成したことを示す。この反応式は次のようである。　　　　（　２Ｎａ＋２Ｈ₂Ｏ ―→ ２ＮａＯＨ＋Ｈ₂　）［３］ナトリウムの小片を水で湿らせたろ紙の上に置くと、やがて発火して（黄橙色）の炎を上げて燃える。　もともとナトリウムは（空気）中に放置すると（自然発火）する性質をもっている。こんなわけでナトリウムは（灯油）中に保存される。［４］以上の結果は１９９５年に、高速増殖炉「もんじゅ」がひき起こしたナトリウム漏れ事故がどんなに危険なものであったかを物語っている。なおこの原子炉では、ナトリウムは核分裂で発生する熱エネルギーを奪う（熱媒体）として、水の代わりに使用されていた。つまりナトリウムはすこし温度が上がれば（液体）になって流動し、金属であるから　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 5 - （熱伝導率）が高いためである。［５］炎が黄橙色になるのは（ナトリウム）元素に特有である。一般に物質を炎にさらしたときにそれに含まれる元素に特有の色を発することは（炎色反応）と呼ばれる。これは原子スペクトルと似た現象であり、分析や花火に利用される。１章で扱ったバイルシュタイン反応は、（銅）元素の炎色反応が（緑色）であることに依っている。また塩化リチウムを加えた炎が（赤色）になったのは（リチウム）元素の炎色反応である。　それからナトリウムを封入したランプも黄橙色を発し、（トンネル）内の照明に利用される。これは黄橙色のような波長の長い光は、空気中に浮遊する微粒子に（散乱）されにくく遠くまで見通すことができるためである。［ｃ］ナトリウムの反応性［１］ナトリウムが常温の（水）と反応するのは、電子得失表を応用して次のように理解される。ナトリウムは次のように電子を（失う）。　　　　　（　Ｎａ ―→ Ｎａ⁺ ＋ｅ^-　）そして教科書などに載っている１６種の金属のイオン化列を参考にすると、その電子を失う傾向は電子得失表においてアルミニウムの上に来ることが分かる。したがってナトリウムと水分子は（右下がり）の斜線で結ばれ、次のように（電子やり取り）反応が起こる。　　　　２Ｎａ ―→ ２Ｎａ⁺ ＋２ｅ^- 　　　　２ｅ^- ＋２Ｈ₂Ｏ ―→ ２ＯＨ^- ＋Ｈ₂　　（＋　　　　２Ｎａ＋２Ｈ₂Ｏ ―→ ２Ｎａ⁺ ＋２ＯＨ^- ＋Ｈ₂ これを普通の反応式に直すと［ａ］に示したものになる。［２］一般に金属が反応する場合はそれが（陽イオン）になることを伴うので、その反応性は（イオン化傾向）が大きいほど激しいのである。参考：１６種の金属のイオン化列を記憶しておこう。［３］このようにナトリウムは単体に戻りにくいので、塩化ナトリウムの融解塩電解（タウンズ法）で生産する。問　塩化ナトリウムの融解塩電解において、単体のナトリウムが生成する電極とそこで起こる反応のタイプ、およびその電極における反応式を書け。　　　　陰極　　電子を得る反応　　　　ｅ^- ＋Ｎａ⁺ ―→ Ｎａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（続く）　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 6 - 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ［ｄ］リチウム　リチウムは次のように電子を与える。　　　　Ｌｉ ―→ Ｌｉ⁺ ＋ｅ^- １ｍｏｌの電子を与えるのはもちろん（１）ｍｏｌのリチウムであり、リチウムの原子量が７であるので、それは（７）ｇである。この質量は他の原子に比べて小さい。つまりこれを利用すると小型で電力のある電池がつくれるわけで、現在はくり返し充電可能な（リチウムイオン電池）に使用されている。［ｅ］塩化ナトリウムと水酸化ナトリウム［１］塩化ナトリウムＮａＣｌは海水に（３％）ほど含まれる。私たちの体は塩化ナトリウムを必要とする。現在日本では海水から食塩を生産するのに、塩田法ではなくイオン交換膜法で行っている。しかしそれでは不足するので岩塩などを輸入している。（岩塩）は海などが干上がって形成されたものである。［２］水酸化ナトリウムＮａＯＨは食塩水の電気分解で塩素などとともに生産する。　水酸化ナトリウムは強塩基であり（皮膚）や粘膜をおかす。［３］（固体）の水酸化ナトリウムは（白色）で、空気中に放置するとすぐにべたべたしてくる。この現象は（潮解）と呼ばれ、水蒸気を吸収しやすいことを示している。粒状の水酸化ナトリウム、あるいは水酸化ナトリウムと酸化カルシウムの混合物である（ソーダ石灰）を詰めた吸収管に、８章で発生させたアンモニアを通じるとそれに含まれる水蒸気を除去することができる。［４］また水酸化ナトリウム水溶液を入れた試薬びんの口の辺りには白い粉が付着してくる。それは次のように二酸化炭素を吸収して（炭酸ナトリウム）を生成するためである。　　　　（　２ＮａＯＨ＋ＣＯ₂ ―→ Ｎａ₂ＣＯ₃ ＋Ｈ₂Ｏ　）これは水酸化ナトリウムが（酸性酸化物）である二酸化炭素と反応したのである。［ｆ］炭酸ナトリウムの生産［１］（炭酸ナトリウムＮａ₂ＣＯ₃ ）を工業的に生産する方法は（アンモニアソーダ法）と呼ばれ、近代化学工業のスタートとなった技術である。炭酸ナトリウムは（ガラス）の原料などになる。［２］（塩化ナトリウム水溶液）に（アンモニア）を十分に溶かし、これに（二酸化炭素）を吹き込んでいくと、次の反応によって　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 7 - 　　　　（　ＮａＣｌ＋Ｈ₂Ｏ＋ＮＨ₃ ＋ＣＯ₂ 　　　　　　　　　　　　　　　 ―→ ＮａＨＣＯ₃ ＋ＮＨ₄Ｃｌ　）　　　　　　　　　　　　　　　炭酸水素ナトリウム　塩化アンモニウム少ししか水に溶けない炭酸水素ナトリウムが沈でんして生成する。これを（熱分解）すると次のように反応して目的の炭酸ナトリウムが生成する。　　　　（２ＮａＨＣＯ₃ ―→ Ｎａ₂ＣＯ₃ ＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂　）　　　　　　　　　　　　　　炭酸ナトリウム［３］このルーツは次の反応が発見されたことである。　　　　ＮａＣｌ＋ＮＨ₄ＨＣＯ₃ ―→ ＮａＨＣＯ₃ ＋ＮＨ₄Ｃｌ　　　　　　　　炭酸水素アンモニウム（炭酸水素アンモニウム）は次のようにアンモニアと炭酸が中和して生成する塩である。　　　　ＮＨ₃ ＋Ｈ₂ＣＯ₃ ―→ ＮＨ₄ＨＣＯ₃ 炭酸は二酸化炭素が水と反応して生成する。　　　　ＣＯ₂ ＋Ｈ₂Ｏ ―→ Ｈ₂ＣＯ₃ ［４］ここで最大の問題はアンモニアであった。それが（ハーバー法）で生産されるようになって解決した。　二酸化炭素は（石灰岩）を次のように熱分解して生産する。　　　　ＣａＣＯ₃ ―→ ＣａＯ＋ＣＯ₂ もちろん炭酸水素ナトリウムの熱分解で生成する二酸化炭素も回収して使用する。　他方の酸化カルシウムは（塩基性酸化物）で水と反応して水酸化カルシウムを生成する。　　　　ＣａＯ＋Ｈ₂Ｏ ―→ Ｃａ(ＯＨ)₂ この水酸化カルシウムは生成する塩化アンモニウムと次のように反応してアンモニアを完全回収することができ、こうして高価なアンモニアを（循環）利用する技術が確立した。　　　　２ＮＨ₄Ｃｌ＋Ｃａ(ＯＨ)₂ ―→ ＣａＣｌ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ＋２ＮＨ₃ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　塩化カルシウム塩化カルシウムは副生産物になる。問　教科書に載っている工程図を見て吟味しよう。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 8 - 授業計画へ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ３．２族元素［ａ］２属元素の特徴［１］２族元素はすべて金属である。　　　　（　Ｂｅ　Ｍｇ　Ｃａ　Ｓｒ　Ｂａ　Ｒａ　）　［２］２族元素はイオン結合すると（Ｍｇ²⁺ ）やＣａ²+ のように（２）価の（陽イオン）になる。このうちカルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムはとくに共通点が多く、アルカリ土類金属と呼ばれる。［ｂ］マグネシウムの性質（実験のまとめ）　空気中で（マグネシウムリボン）に点火するとまばゆい（白色）の光を放って燃焼する。その反応式は次のようである。　　　　（　２Ｍｇ＋Ｏ₂ ―→ ２ＭｇＯ　）そして燃えているリボンを沸とう水から発生する（水蒸気）中に差し入れると（燃え続ける）。その反応式は次のようである。　　　　（　Ｍｇ＋２Ｈ₂Ｏ ―→ Ｍｇ(ＯＨ)₂ ＋Ｈ₂　）　　　　　　　　　　　　　　　水酸化マグネシウム生成する（水酸化マグネシウム）はわずかに水に溶けて、フェノールフタレインを滴下すると赤色になり（塩基性）である。これは同じ２族の水酸化カルシウムなどと違って（弱）塩基である。　マグネシウムはナトリウムより（イオン化傾向）が小さく、すみやかに水と反応させるには沸とう水ないしそれから発生する水蒸気が必要である。［ｃ］カルシウムとその化合物［１］カルシウムは地殻をつくる元素では５番目に多い。生物はこの化合物を貝のように体の外殻や、脊椎動物のように（骨格）として取り込んでいる。ちなみに骨格はリン酸カルシウムＣａ₃(ＰＯ₄)₂ に近い物質である。［２］酸化カルシウムＣａＯは生石灰とも呼ばれ、食品の（乾燥剤）に利用される。これは水と反応するが（８章を参照）、そのときかなり発熱するので取り扱いに注意が必要　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 9 - である。　水酸化カルシウムＣａ(ＯＨ)₂ は消石灰とも呼ばれ、すこし水に溶けて（強い）塩基性を示す。これは酸性化した土壌を中和するために利用される。　（塩化カルシウムＣａＣｌ₂ ）はその凝固点降下のはたらきによって道路の（凍結防止剤）などに利用される。　硫酸カルシウムＣａＳＯ₄ はすでに触れたように石こうとして利用される。これは（水）を加えるとしばらくして固化するので、塑像や（ギブス）に利用される。また難燃性の（石こうボード）を生産する。［ｄ］２族の補足　（塩化マグネシウムＭｇＣｌ₂ ）は海水の塩分の１５％ほどを占めている。この物質は豆乳を固めて（豆腐）にする凝集剤として使用される。　マグネシウム元素は光合成において光エネルギーを化学エネルギーに転換する色素である（クロロフィル）分子に含まれる。　（硫酸バリウムＢａＳＯ₄ ）はきわめて水に溶けにくく、またＸ線を透過しにくい。そこでこの物質を水に分散させた（バリウムミルク）を飲んで胃壁に付着させ、レントゲン撮影をしてがんなどの検診に使用している。　ラジウムについては次章で学習する。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 10 - 授業計画へ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ４．１２～１４族元素　１２族元素はすべて金属である。　　　　（　ｎ　Ｃｄ　Ｈｇ　）　１３族元素の金属は次の４種である。　　　　（　Ａｌ　Ｇａ　Ｉｎ　Ｔｌ　）　１４族元素の金属は次の３種である。　　　　（　Ｇｅ　Ｓｎ　Ｐｂ　）［ａ］アルミニウムの性質（実験のまとめ）［１］（アルミ箔）に、ろ紙を載せて（水酸化ナトリウム）水溶液を染み込ませ、その表面に過酸化水素水をかけてから黒鉛板を被せると、ソーラーモーターがまわる。［２］電池の復習をしよう。すでに学習したようにアルミニウムは次のように（３価）の陽イオンになって電子を与える。　　　　Ａｌ ―→ Ａｌ³⁺ ＋３ｅ^- しかしアルミニウムは水酸化物イオンが存在すると、次のように別の反応をして負極になる。　　　　（　Ａｌ＋４ＯＨ^- ―→ [Ａｌ(ＯＨ)₄]^- ＋３ｅ^-　）　　　　　　　　　　　　　テトラヒドロキソアルミン酸イオンこの種のイオンは錯イオンと呼ばれ、次章でくわしく勉強する。［３］正極はどうなるだろうか。水素イオンは存在しないが、電子得失表から（水分子）が電子を奪うことが分かる。　　　　２ｅ^- ＋２Ｈ₂Ｏ ―→ ２ＯＨ^- ＋Ｈ₂ 全体としての反応式は、電子数をそろえて積み算して次のようになる。　　　　２Ａｌ＋２ＯＨ^- ＋６Ｈ₂Ｏ ―→ ２[Ａｌ(ＯＨ)₄]^- ＋３Ｈ₂ ［４］（過酸化水素）のはたらきはもちろん減極剤である。［ｂ］両性金属　９章で学習したように、水素よりイオン化傾向の（大きい）金属は酸の（水素イオン）と反応する。アルミニウムの場合は次のようであった。　　　　２Ａｌ＋６Ｈ⁺ ―→ ２Ａｌ³⁺ ＋３Ｈ₂ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 11 - 同時に（アルミニウム）は上のように塩基の（水酸化物イオン）とも反応する。このように酸とも塩基とも反応する金属は（両性金属）と呼ばれる。亜鉛も次のように塩基の水酸化物イオンとも反応するので両性金属である。　　　　Ｚｎ＋４ＯＨ^- ―→ [Ｚｎ(ＯＨ)₄]^2- ＋２ｅ^- 　　　　　　　　　　　　テトラヒドロキソ亜鉛酸イオン　ちなみにアルミニウムや（亜鉛）は、周期表において非金属との境界線（付近）に位置する金属元素であることに注目しよう。［ｃ］両性水酸化物など［問］水酸化亜鉛の実験のイラストを描け。　　　　　　［１］はじめは（亜鉛イオン）が次のように反応して水酸化亜鉛を生成する。これは水に（溶けにくい）物質である。　　　　（　Ｚｎ²⁺ ＋２ＯＨ^- ―→ Ｚｎ(ＯＨ)₂　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　水酸化亜鉛続いて（水酸化ナトリウム）が過剰になると、水酸化亜鉛はさらに次のように反応して（テトラヒドロキソ亜鉛酸イオン）になる。この錯イオンは水に溶けやすい。　　　　Ｚｎ(ＯＨ)₂ ＋２ＯＨ^- ―→ [Ｚｎ(ＯＨ)₄]^2- 　８章で学習したように金属の水酸化物は塩基であり、酸と（中和）反応する。水酸化亜鉛の場合は硫酸と次のように反応する。　　　　Ｚｎ(ＯＨ)₂ ＋Ｈ₂ＳＯ₄ ―→ ２Ｈ₂Ｏ＋ＺｎＳＯ₄ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　硫酸亜鉛これをイオン反応式に直すと次のようである。　　　　Ｚｎ(ＯＨ)₂ ＋２Ｈ⁺ ―→ ２Ｈ₂Ｏ＋Ｚｎ²⁺ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（続く）　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 12 - 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ［２］こうして（水酸化亜鉛）は酸とも塩基とも反応することが分かる。このような物質は（両性水酸化物）と呼ばれる。そして水酸化アルミニウムＡｌ(ＯＨ)₃ も両性水酸化物である。［３］１０章では金属の酸化物の中には、塩基性酸化物として酸と反応して塩を生成すると同時に、酸性酸化物として塩基とも反応して塩を生成するものがあることに触れた。これらは（両性酸化物）と呼ばれ、（酸化アルミニウムＡｌ₂Ｏ₃ ）や酸化亜鉛ＺｎＯが含まれる。たとえば酸化アルミニウムは水酸化ナトリウム水溶液と次のように反応する。　　　　Ａｌ₂Ｏ₃ ＋２ＯＨ^- ＋３Ｈ₂Ｏ ―→ ２[Ａｌ(ＯＨ)₄]^- 　　酸化アルミニウム［４］なお以上３種の両性を示す反応は、水酸化ナトリウムのような（強塩基）を加える場合に見られ、アンモニアなどの弱塩基では起こらない。［ｄ］軽金属［１］（アルミニウム）やマグネシウムは次のように、鉄や銅に比べて密度が小さく（軽金属）と呼ばれる。　　ナトリウム　　０.９１７［ｇ／ｃｍ３］　　鉄　　　７.８６［ｇ／ｃｍ３］　　マグネシウム　１.７４　　　　　　　　　銅　　　８.９３　　アルミニウム　２.６９　　　　　　　　　水銀　１３.６　　チタン　　　　４.５４　　　　　　　　　金　　１９.３［２］アルミニウムは軽いが、しかし軟らかく（変形しやすい）。そこでアルミニウムに銅を加えて合金にし、その性質を改良する。これは（ジュラルミン）と呼ばれ、航空機材料に使用される。［３］またアルミニウムの電気伝導度は銅に次ぐものである。しかし体積あたりでなく（質量）あたりでは銅を越える。こうして（送電線）には、鋼線を芯にしたアルミニウム線が使用される。［ｅ］腐食と防食［１］金属の利用には腐食を防ぐことが欠かせない。とくに水分があるとさびやすく、そのような変化を（湿食）という。　それは電子を（失う）ことで始まり、鉄の場合は次のような反応である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 13 - 　　　　Ｆｅ ―→ Ｆｅ²⁺ ＋２ｅ^- そして電子は次のように（水）および（酸素）に奪われる（電子得失表を参照）。　　　　４ｅ^- ＋２Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂ ―→ ４ＯＨ^- この反応では図のように（局部電池）が形成され、中心部が負極に、酸素が多い周辺部が正極になる。　　　　　　［２］鉄板の表面に亜鉛の被膜を形成したものは（とたん）と呼ばれる。これでは鉄よりイオン化傾向が（大きい）亜鉛が次のように電子を与え、　　　　Ｚｎ ―→ Ｚｎ²⁺ ＋２ｅ^- 鉄は電子を失う反応を免れる。こうして亜鉛が無くなるまで鉄のさびを防ぐことができる。海水にさらされる船体の鉄板には（亜鉛）のブロックが固定される。［３］ちなみにアルミニウムは（イオン化傾向）が大きいにも係わらず、腐食しにくいのはどうしてだろうか。それは表面が酸化されると薄くて丈夫な（被膜）となり、金属内部を（保護）するためである。この被膜を電気分解によって人工的に形成したものは（アルマイト）と呼ばれる。［ｆ］１２～１４族の補足　（水銀Ｈｇ）は常温で液体の金属で、鉄を除く多くの金属を溶解し、その溶液は（アマルガム）と呼ばれる。奈良の大仏は金のアマルガムを塗って、水銀を蒸発させて金メッキしたと言われている。　水銀は有機物と反応しやすく、その化合物は（神経）をおかす猛毒である。私たちは工場廃液に含まれる水銀によってひき起こされた（水俣病）を忘れるわけにはいかない。かつて農薬や乾電池などに水銀が使用されたが、現在ではそのようなことはなくなった。　（スズＳｎ）もその融点が２３２℃と低い。これに（鉛Ｐｂ）を加えた合金は（ハンダ）と呼ばれ、電気配線に使用される。　カドミウムについては次章で学習する。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 14 - 授業計画へ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｏ宿題（１１章）１．次の周期表の（　　）に元素記号を入れ、下の文章を完成せよ。　周期＼族　　　１　　　２　　１２　　１３　　１４　　１５　　１６　　１８　　１　　　　　Ｈ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｈｅ　　２　　　（Ｌｉ）　Ｂｅ　　　　　　　Ｂ　　　Ｃ　　　Ｎ　　　Ｏ　　Ｎｅ　　３　　　（Ｎａ）（Ｍｇ）　　　　（Ａｌ）　Ｓｉ　　　Ｐ　　　Ｓ　　Ａｒ　　４　　　（　Ｋ）（Ｃａ）（Ｚｎ）　Ｇａ　　Ｇｅ　　Ａｓ　　Ｓｅ　　Ｋｒ　　５　　　　Ｒｂ　　Ｓｒ　（Ｃｄ）　Ｉｎ　（Ｓｎ）　Ｓｂ　　Ｔｅ　　Ｘｅ　　６　　　　Ｃｓ　（Ｂａ）（Ｈｇ）　Ｔｌ　（Ｐｂ）　Ｂｉ　　Ｐｏ　　Ｒｎ　　７　　　　Ｆｒ　（Ｒａ）　　　　注意：１７族は除いている。（１）１族の金属は（アルカリ金属）と呼ばれ、周期表の（下）ほど陽性が強い。（２）２族の金属は（２）価の（陽）イオンになり、（マグネシウム）を除いてアルカリ土類金属と呼ばれる。（３）１２族の（亜鉛）や１３族の（アルミニウム）は、酸とも（塩基）とも反応する（両性）金属である。２．ナトリウム、マグネシウムの実験に関する次の文を完成し、下の問に答えよ。　（灯油）中のナトリウムを加熱すると（融解）し、やがて表面の不純物がはがれて（銀白）色の（金属光沢）が観察できる。　ナトリウムはカッターで切れるほど（軟らかく）、その小片を（常温）の水に投入すると、激しく反応して気体が発生する（ａ）。このときナトリウムは水より密度が（小さい）ことが分かる。水にフェノールフタレインを加えておくと（赤色）になる。　これに対してマグネシウムはそのリボンに点火して、（沸とう水）から発生する水蒸気中に差し入れると（燃え続ける）（ｂ）。　ナトリウムの小片を水で湿らせたろ紙の上に乗せると、やがて発火して（黄橙）色の炎を上げて（ｃ）燃える。（１）下線部（ａ）（ｂ）の反応式を書け。　　（ａ）２Ｎａ＋２Ｈ₂Ｏ－→ ２ＮａＯＨ＋Ｈ₂ 　　（ｂ）Ｍｇ＋２Ｈ₂Ｏ－→ Ｍｇ(ＯＨ)₂ ＋Ｈ₂ （２）（ａ）と（ｂ）の差はどのように説明できるか。　　　　ナトリウムがマグネシウムよりイオン化傾向が大きく、反応性が激しい。（３）下線部（ｃ）は何を意味しているか。　　　　ナトリウム元素の炎色反応が黄橙色である。（４）塩化リチウム（ア）と塩化銅（Ⅱ）（イ）を同じ条件にさらすと何色を呈するか。　　　　（ア）赤色　　　　　　　　（イ）緑色（５）高速増殖炉「もんじゅ」ではナトリウムはどのように利用されていたか。　　　　核分裂で発生する熱エネルギーを奪う熱媒体として　　　　　　　　　　　　　　　（　）組　（　　）番　氏名（　　　　　　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 1 - ３．次のアンモニアソーダ法の工程図を見て、下の問に答えよ。　　　　　　（１）（ア）～（エ）の工程の反応式を書け。　　（ア）ＣａＣＯ₃ －→ ＣａＯ＋ＣＯ₂ 　　（イ）ＮａＣｌ＋Ｈ₂Ｏ＋ＮＨ₃ ＋ＣＯ₂ －→ ＮａＨＣＯ₃ ＋ＮＨ₄Ｃｌ　　（ウ）２ＮａＨＣＯ₃ －→ Ｎａ₂ＣＯ₃ ＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ 　　（エ）２ＮＨ₄Ｃｌ＋Ｃａ(ＯＨ)₂ －→ ＣａＣｌ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ＋２ＮＨ₃ （２）（イ）のうち、アンモニア、水、二酸化炭素で起こる反応式を書け。　　　　ＮＨ₃ ＋ＣＯ₂ ＋Ｈ₂Ｏ－→ ＮＨ₄ＨＣＯ₃ （３）完全回収する原料（オ）と、副生産物（カ）の名称を書け。　　　　（オ）アンモニア　　　　　　　　（カ）塩化カルシウム４．アルミニウム、亜鉛の実験に関する次の文を読み、下の問に答えよ。　アルミ箔にろ紙を乗せて水酸化ナトリウム水溶液を染み込ませ、その表面に過酸化水素水をかけてから黒鉛板を被せると、電池（ａ）になってソーラーモーターがまわる。　硫酸亜鉛水溶液に水酸化ナトリウムを加えると、はじめ白色沈でんを生成する（ｂ）が、過剰に加えると再び溶解して無色透明になる（ｃ）。（１）電池（ａ）の負極の反応式を書け。　　　　Ａｌ＋４ＯＨ^- －→ [Ａｌ(ＯＨ)₄]^- ＋３ｅ^- （２）下線部（ｂ）（ｃ）で生成する物質およびイオンの化学式と名称を書け。　　　　（ｂ）Ｚｎ（ＯＨ）₂　　　　　　水酸化亜鉛　　　　（ｃ）[Ｚｎ(ＯＨ)₂]^2-　　　テトラヒドロキソ亜鉛酸イオン（３）両性水酸化物とはどんなものか。　　　　酸とも塩基とも反応する水酸化物５．次の記述に相当する名称や用語を答えよ。（１）単位質量あたりもっともたくさんの電子を与える金属で、充電可能な電池に利用される。　　　　　　（リチウム）（２）固体の水酸化ナトリウムを空気中に放置すると、水蒸気を吸収してすぐにべたべたしてくる。　　　　（潮解）（３）消石灰とも呼ばれ、酸性化した土壌の中和するために利用される。　　　　　　　　　（水酸化カルシウム）（４）光合成において光エネルギーを化学エネルギーに転換するクロロフィル分子に含まれる金属元素　　　（マグネシウム）（５）鉄板の表面に亜鉛の被膜を形成した製品　　　　（とたん）（６）液体の水銀に他の金属が溶けた溶液　　　　　　（アマルガム）　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 - 林　正幸と主万子の始めのホームページ（to our initial Home Page）にもどる。