「高校化学 アルカリ金属」の版間の差分

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{{pathnav|高等学校の学習|高等学校理科|高等学校理科 化学|pagename=アルカリ金属|frame=1|small=1}}
 
== 単体 ==
[[File:Lithium paraffin.jpg|right|200px|thumb|リチウムの保存. <br>リチウムは密度が灯油よりも軽いため、リチウムは灯油に浮く。]]
[[File:Kalium.jpg|right|150px|thumb|切断したカリウム]]
 
水素以外の周期表を除く1族元素原子リチウム Li, ナトリウム Na, カリウム K, ルビジウム Rb, セシウム Cs, フランシウム Fr のことを'''アルカリ金属'''という。
 
リチウムLi、ナトリウムNa、カリウムK、ルビジウムRb、セシウムCs、フランシウムFrが、アルカリ金属である。
 
アルカリ金属の単体は、いずれも銀白色の固体である。融点が低くやわらかい金属で、カッターで簡単に切断することができる。
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この性質から、二酸化炭素の吸収剤として用いられることがある。
 
水酸化ナトリウムの産業上の用途は、製紙業でのパルプの製造、石油の精製、繊維の製造、セッケンの製造、などで用いられている。 水酸化ナトリウムは化学工業などでは「カセイ ソーダ」(苛性ソーダとも呼ばれる。
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=== 炭酸塩・炭酸水素塩 ===
'''炭酸水素ナトリウム'''(NaHCO{{sub|3}})と'''炭酸ナトリウム'''(Na{{sub|2}}CO{{sub|3}})は共に白色の粉末である。工業的には'''アンモニアソーダ法'''('''ソルベー法'''とも呼ばれる)により製造される。アンモニアソーダ法は炭酸ナトリウムの工業的製法であるが、塩化カルシウムも同時に生産される。また、製造の過程で炭酸水素ナトリウムが得られる。
 
; アンモニアソーダ法(ソルベー法)
 
(※ 「アンモニアソーダ法」として多くの検定教科書に書いてある反応は、下記の2式。この2式を優先して覚えよう。)
 
;=== アンモニアソーダ法(ソルベー法) ===
: NaCl + NH{{sub|3}} + CO{{sub|2}} + H{{sub|2}}O &#x2192; NH{{sub|4}}Cl + NaHCO{{sub|3}}
アンモニアソーダ法は炭酸ナトリウムの工業的製法である。
: 2NaHCO{{sub|3}} &#x2192; Na{{sub|2}}CO{{sub|3}} + CO{{sub|2}} + H{{sub|2}}O
 
# 塩化ナトリウムの飽和水溶液にアンモニアと二酸化炭素を通す。 <chem>NaCl + NH3 + CO2 + H2O -> NaHCO3 + NH4Cl</chem>
# 炭酸水素ナトリウムを加熱する。 <chem>2NaHCO3 -> Na2CO3 + CO2 ^ + H2O</chem>
 
(※ 「アンモニアソーダ法」の詳細は以下のとおり。発展的な検定教科書には下記の詳細も書かれているので、これも高校範囲である。)
[[ファイル:アンモニアソーダ法反応過程.svg|右|サムネイル|550x550ピクセル|アンモニアソーダ法の反応経路図]]
 
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; アンモニアソーダ法(ソルベー法)
反応で生じた生成物は次のように再利用できる。
 
# 炭酸カルシウムを加熱して酸化カルシウムと二酸化炭素を得る。
#: CaCO{{sub|3}} &#x2192; CaO + CO{{sub|2}}
# 塩化ナトリウムの飽和水溶液と、アンモニアおよび1.で得た二酸化炭素を反応させ、塩化アンモニウムと炭酸水素ナトリウムを得る。
#: NaCl + NH{{sub|3}} + CO{{sub|2}} + H{{sub|2}}O &#x2192; NH{{sub|4}}Cl + NaHCO{{sub|3}}
# 炭酸水素ナトリウムを加熱すると炭酸ナトリウムが得られる。ここで発生する二酸化炭素は回収して2.の反応で再利用する。
#: 2NaHCO{{sub|3}} &#x2192; Na{{sub|2}}CO{{sub|3}} + CO{{sub|2}} + H{{sub|2}}O
# 1.で得た酸化カルシウムに水をくわえ、水酸化カルシウムとする。
#: CaO + H{{sub|2}}O &#x2192; Ca(OH){{sub|2}}
# 42.で得た水酸化カルシウムを21.で得た塩化アンモニウムと反応させ、塩化カルシウムとアンモニアを得る。このアンモニアは回収して21.の反応で再利用する。
#: 2NH{{sub|4}}Cl + Ca(OH){{sub|2}} &#x2192; CaCl{{sub|2}} + 2NH{{sub|3}} + 2H{{sub|2}}O
アンモニアソーダ法は全体としては、 <chem>2NaCl + CaCO3 -> Na2CO3 + CaCl2</chem> という反応式で表される。
 
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==== 炭酸ナトリウム ====
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炭酸ナトリウムは、ガラスの製造などに用いられる。
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==== 炭酸水素ナトリウム ====
炭酸水素ナトリウム NaHCO<sub>3</sub> は白色粉末で、水に少し溶け、水溶液は加水分解により弱塩基性を示す。炭酸水素ナトリウムは'''重曹'''(じゅうそう)ともいう。