化学と本の巻~nao blog~

様々な本(小説や実用書)または化学(高校生向け)に関するトピックを紹介していきます。

元素集 化学の巻↓

コバルト ニッケル 銅 亜鉛 ガリウム(第4周期)

投稿日:6月 9, 2021 更新日:

・コバルト(Co)について

コバルトは単体ではなく合金の形で利用されることが多い。例えばコバルト、ニッケル、クロムなででできた合金は弾力性があり腐食に優れているので工具や刃物に利用される。

 このコバルトは青色のイメージが強い。確かにコバルトブルーという名前を聞いたことがあるひとはもちろんいる。コバルトブルーのように多くのコバルトの化合物は青色をしている。しかし塩化コバルトはこの結晶が水の分子を吸収すると青色からピンク色に変化する。このように一概にすべてが青色というわけではない。

 コバルトの別の特徴として原子炉で人工的に作られた同位体コバルト60(60CO)は放射性物質であり半減期が約5.27年と長いので生産料が安くて安価である。よってγ線源として使われている。

分類遷移金属
原子量58.933194
地殻濃度20ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点1495℃ / 2930℃
密度 / 硬度8900 kg/m³ / 5
酸化数+1,+2,+3,+4,+5
存在場所輝コバルト鉱など

コバルト、ニッケル、クロム、モリブテンで作られたコバルト合金は高温状態に強く、摩耗や磨食にも強いのでガスタービン、溶鉱炉などに使われているにゃ!

・ニッケル(Ni)について

ニッケルの特徴は加工がしやすく薄く伸ばすなどの操作がしやすい点である。また様々な金属と合金をつくる。例えば50円玉や100円玉はニッケルと銅の合金である白銅で構成されている。他にもニッケル、クロム、鉄を混ぜたステンレスなどが挙げられる。

 身近な物でニッケルが使われているのが電池である。例えばニッケルと水素を利用したニッケル水素電池がある。このニッケル水素電池は安全性があり性能がよいのでよく普及している。

分類遷移金属
原子量58.6934
地殻濃度80ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点1455℃ / 2890℃
密度 / 硬度8902 kg/m³ / 4
酸化数―1, 0 ,+1 ,+2 ,+3 ,+4 ,+6
存在場所珪ニッケル、紅砒ニッケル鉱など

ニッケルは金属アレルギーをおこしやすいにゃ….

・銅(Cu)について

銅は赤銅鉱、黄銅鉱など化合物の形で世界の様々な場所で採掘が可能である。銅は加工がしやすく安価なので電気ケーブルなどの製品に使われている。電気の通しやすさはもちろんのこと熱伝導性が高く殺菌作用もあるのが特徴である。

 銅は様々な金属と組み合わせて合金を作ることができる。その代表格が青銅である。青銅の構成は銅95%、スズ1~2%、亜鉛3~4%である。10円玉は青銅でできている。ちなみに5円玉は銅と亜鉛の合金である黄道でできている。

 銅は人間の腎臓、脳、赤血球などにたくさんあり、欠乏すると貧血、脳神経障害などを起こす。また動脈硬化や心筋梗塞を防ぐこうがあると推定されている。

分類遷移金属
原子量63.546
地殻濃度55ppm
色 / 形状赤色 / 固体
融点 / 沸点1084.62℃ / 2571℃
密度 / 硬度8960 kg/m³ /3
酸化数0 ,+1 ,+2 ,+3 ,+4
存在場所赤銅鉱、輝銅鉱、孔雀石など

・亜鉛(Zn)について

亜鉛のイメージは牡蠣、レバー、ひじきなどに豊富に含まれているイメージである。亜鉛は人体には必須の元素で細胞分裂や成長ホルモンの分泌など多種にわたる役割があり不足すると貧血や味覚障害を起こしてしまう。一方で過剰に取り過ぎると吐き気を引き起こすなど適正な量を摂取することが大事である。

 トタンは鉄を亜鉛でめっきすることで亜鉛の方がさびやすいでの鉄が腐食するのをふせぐ性質をいかして作られている。

分類金属・亜鉛族
原子量65.38
地殻濃度75ppm
色 / 形状青白色 / 固体
融点 / 沸点419.527℃ / 907℃
密度 / 硬度7130 kg/m³ / 2.5
酸化数+1 , +2
存在場所閃亜鉛鉱、ウルツ鉱など

・ガリウム(Ga)について

2014年に赤崎勇、天野浩、中村修二の3名がノーベル物理学賞を受賞した。理由は窒素ガリウムが青色LEDの重要な材料であったからである。この三名により欠陥の少ない窒素ガリウム結晶の製造法確率、半導体作成の高速化、青色LEDの高輝度化などに成功した。

 実は単体のガリウムは融点が30℃と低いのですぐに溶けてしまう。自然界には単体のガリウムはなく酸化物や硫黄物としてある。

 ガリウムは半導体をつくる材料としてもよく使われている。例としてガリウムヒ素半導体が挙げられる。ガリウムヒ素半導体はシリコン半導体と比較して電子の速度が速く、消費電力が少ない。よって半導体レーザー、電界効果トランジスタなどの多種に渡る製品の部品に使われている。

分類金属・ホウ素族
原子量69.723
地殻濃度18ppm
色 / 形状青白色 / 固体
融点 / 沸点29.7646℃ / 2208℃
密度 / 硬度5904℃kg/m³ / 1.5
酸化数+1,+2,+3
存在場所ボーキサイト、亜鉛鉱石など

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