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ポイント1:元素の周期表

今回は元素の周期表について話をしよう。こちらが皆もすでに何度か確認したことがある元素の周期表だ。

これを使って原子の名前や元素記号を確認してきた訳だが、どうもこの表がわかりにくい。そう思わないかね。

 例えば、原子番号1番の水素を探してみると周期表の左上にあって、次に原子番号2番のヘリウムを探してみるとどうだ。近くには原子番号3番のリチウムと4番のベリリウムしかないではないか。何でヘリウムは、水素とは全く反対側の右上にいるのだ。おかげ様で君を見つけるのにとても時間がかかってしまったではないか。

 とまぁ、そんな感じで、初めて周期表に出会った時は、非常にわかりにくい代物である訳だが、この周期表はある大切なルールに従って並べられている。それでは、今からこのルールについて確認していこう。

 それでは、周期律と価電子と言うことでこちらの表を見ていこう。

この表は横軸に原子番号がとってあって、縦軸に価電子数をとってある。これを見てみると、どうだね??すごく綺麗に整っていると思わないかね??明らかに何かしらの規則に従っていると思わずにはいられないだろう。前回学習した、希ガス。ヘリウム、ネオン、アルゴン、これらは価電子数は0だ。このように価電子の数だけを見ても何かルールがあるように思えてくるだろう。

 そこで、周期律という言葉が出てくるのだ。

周期律とは原子を原子番号順に並べた時に、その性質が周期的に変化するルールのことを言う。

まずこの言葉、しっかりと押さえてもらいたい。

 さぁ、さっきの表に戻ってきた。ここに周期表と書いてあるが、周期表とは何かを言葉で説明すると、次のようになる。「周期律に!」。さっき学習した周期律に基づき、

性質の似た元素が縦に並ぶように配列した表のことを周期表と言うのだ。

この説明にある。縦にというのがポイントだ。例えば、右側を見てみたまえ。変なねーちゃん歩いてくるよキセルくわえてランランラン。そうだ希ガス原子が並んでいるではないか。このような縦の並びのことを「族」という。

家族とか牙一族の族だ。

 

そして、次のように1つの族だけを見た時、この元素たちのことを同族元素と呼ぶ。

さて、今、縦のことを言ったから、察しの通り、横にも呼び名がある。横の並びのことを周期と言う。

良いかね。周期表という言葉の意味。周期律に基づいて作られた。そしてどの様に作られたのかと言うと、縦に規則性が現れるように並べられていて、縦のことを族と言い、横のことを周期と言ったわけだ。

 ポイント2:典型元素と遷移元素

それでは、この周期表をもう少し詳しく見ていこうではないか。

今から、典型元素と遷移元素について話を進めて行こう。

 さて、今から周期表をグループ分けしていくに当たって、こんなグループがある。真ん中だけズッポリ抜けて、両サイドにわけられたグループ。これには、次のような名前が与えられている。

典型元素というのだ。いいかね。まず1族と2族、ここの範囲だ。そして12族から18族。ここからここまでだ。これらをひっくるめて典型元素というのだ。この名前をまず覚えるのだ。

 それから、この間。こちらだ。この青い部分。これを遷移元素というのだ。

覚えるのは簡単だ。3族から11族。ここから、ここまでだ。すごく楽だろう。だから覚える時は、3から11族が遷移元素。それ以外、つまり1族,2族、12族から18族を典型元素と覚えておくのだ。もう一度言っておこう。まず3から11族の遷移元素だ。そして、それ以外が典型元素なのだ。

 □特別な族

さぁ、それでは特別な族と言うことで、皆にぜひとも覚えてもらいたい元素について話を進めて行こう。

先ほど、典型元素について説明をしたが、この典型元素。実は縦に性質が似通っているのだ。その理由は、価電子の数が同じだからだ。これぞまさに周期表の真骨頂なのだ。

 

さて、それでは1つ目の族から見ていこう。それがこれだ。アルカリ金属という。このアルカリ金属、注意してもらいたいのが、水素が含まれていない。同じ族にある元素だけど、水素は金属ではないから、アルカリ金属には含まれない。この水素を除いた一族の元素をアルカリ金属という。よ~く覚えてほしい。

 それでは、続いて隣だ。これをアルカリ土類金属と言う。ここでは、ベリリウムとマグネシウムは除くのだ。ここを間違えてはいけない。この2つを除いて、2族の元素をアルカリ土類金属と言う。そして、少し離れて、17族をハロゲンと言う。これは17族の元素を全て含めてハロゲンと言う。言葉を覚えるのだ。それから18族。これは以前伝えた通り、貴ガスだ。この4つのグループをよ~く覚えておくのだ。もう一度確認しておこう。アルカリ金属。1族の水素を除く元素。そして、アルカリ土類金属。2族のベリリウムとマグネシウムを除く元素。ハロゲンは、17族の全て。希ガスも同じく、18族の全ての元素だ。

 ■ポイント3:アルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素について

 ここでアルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素について、もっと詳しく見ていこう。実は、アルカリ金属元素とアルカリ土類金属元素は危険物第3類の自然発火性物質及び禁水性物質に分類されるのだ。

 これらの物質は、水と反応して水素ガスを発生して水酸化物となる。

 中でも特に注意が必要なのが、リチウムを除くアルカリ金属だ。ナトリウムやカリウムに代表されるアルカリ金属は、空気と反応すると自然発火しやすく、水に対しても激しく反応して大量の熱を放出するから要注意なのだ。

 

そのため、保存の際は、灯油などの石油の中に小分けして入れて密栓し、乾燥した冷暗所に貯蔵しないといけないのだ。ちなみに冷暗所とは、温度が低く一定に保たれた、直射日光が当たらない場所のことだ。

 リチウムやアルカリ土類金属は、密栓した容器に入れて冷暗所に貯蔵しておけばよい。

 水と激しく反応して熱を発生するから、これらの危険物を貯蔵した倉庫から火災が発生した場合は、くれぐれも水は使用しないようにしてほしい。消火のためだと言って、水を撒くと、危険物と反応して大量の熱を発生すると共に、大量に発生した水素ガスが空気中の酸素と反応して、大爆発を起こしてしまうのだ。ここでは、我々の日常生活の常識は通用しない。火に油を注ぐがごとく被害が拡大してしまうから、よく注意しておくのだ。

 

このような非常事態時には、乾燥した砂を巻いて、酸素や水の供給を立って、燃焼反応の大元の原因を取り除き、被害の沈静化に全力を尽くすのだ。ちなみにこの消火方法を窒息消火という。

 それでは、ここで例題をやっておこう。

答えは、(4)の「空気と接触しないように水中に保存する」だ。さっき、水とは激しく反応すると言ったばかりだったな。ところで、水中に保存しないといけない危険物は何だったか覚えているかね。そうだなぁ、黄リンだったなぁ。黄リンは空気中で自然発火するから危険物第3類に分類されているが、第3類の危険物の多くは密栓した容器や石油中に保存しなければならないから、(4)は第3類危険物に共通する貯蔵方法としては、誤りだ。

さて、今日の講義はここまでにしておこう。それでは、皆の健闘を祈る。

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