化学と本の巻~nao blog~

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元素集 化学の巻↓

リチウム、ベリリウム、ホウ素、炭素(第2周期)

投稿日:5月 25, 2021 更新日:

・リチウムについて

  • リチウムLi)は第二周期にあるアルカリ金属である。色は銀白色で固体である。また密度は一番金属の中で小さく高純度の金属リチウムは水に浮かんでしまうほど比重が小さい。地球上では化合物の形で塩湖の塩水や鉱石などに存在している。チリにあるアタカマ湖でリチウムがよく取れるのが有名であるがリチウムは携帯電話やパソコンに使われるなど重用が高く将来枯渇する心配がある。しかしリチウムは海水中に大量に存在していることが確認されており海水からリチウムイオンを濃縮して活用する研究がある。
分類アルカリ金属
原子量[6.938 , 6.997]
地殻濃度20ppm
色 / 形状銀白色/固体
融点 / 沸点180.54℃ / 1347℃
密度 / 硬度534 kg/m³ / 0.6
酸化数―1、+1
存在場所ペタル石、紅雲母、リチア輝石など

・ベリリウムについて

  ベリリウム(Be)は銀白色で固体の金属である。軽いがとても硬く熱にも強い。このベリリウムが含まれている有名な鉱物はエメラルドやアクアマリンに含まれている。*(エメラルドはポケモンのイメージしかない笑)実はエメラルドもアクアマリンもどちらも緑柱石とよばれる鉱物が出発点である。実生活においてベリリウムは銅と組み合わせた合金として使われることが多く携帯電話やパソコンなどに使われている。しかしベリリウムは毒性があるので現在は使用をなるべく控える方向に進んでいる。

分類金属
原子量9.0121831
地殻濃度2.6ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点1287℃ / 2472℃
密度 / 硬度1848 kg/m³ / 6.5
酸化数+2
存在場所緑柱石など

・ホウ素について

単体のホウ素(B)は融点が高くダイヤモンドの次に硬い金属である。ホウ素はホウ酸塩鉱物に含まれていて自然界には単体で存在しない。よって化合物の状態で利用されていてよくガラス製品に使われている。普通のガラスに酸化ホウ素(B2O3)を加えるとガラスが温度差によってひずみが生じるのを防ぐことができる。よってホウ素のはいった耐熱ガラスはフラスコや試験管にも使われている。

分類半金属・ホウ素族
原子量[10.806 , 10.821]
地殻濃度10ppm
色 / 形状黒灰色 / 固体
融点 / 沸点2077℃ / 3840℃
密度 / 硬度2340 kg/m³ / 9.3
酸化数+3
存在場所ホウ酸塩鉱物やホウケイ酸鉱物

炭素について

 非金属で古来より知られる炭素(C)を紹介しよう。炭素は私たちの生活に欠かせない元素である。生命が存在するためには有機物が必要だがこの有機物を構成為ている元素の一つが炭素である。化学を勉強している者ならわかると思うが、炭素は最大で4つの原子と結合することができるのでたくさんの化合物をつくることができる。

 炭素で構成された代表的なものに黒鉛とダイヤモンドがある。黒鉛はやわらかく、反対にダイヤモンドはとても硬い鉱物である。これは黒鉛は原子が六角形をつくり平面的に結合していて、この六角形が薄い層状に積み重なる形になっているので力が層の方向に加わると弱い。一方でダイヤモンドは炭素原子が他の炭素原子と立体的にがっちり結合しているので強い。他の代表的な炭素のものにフラーレンなどがあるが1991年に日本の化学者がカーボンナノチューブを発見したこれは炭素が筒状につながっていて直径数ナノメートルしかないが強度が高く、これから様々な所に応用されることが期待されている。

分類非金属・炭素族
原子量[12.0096 , 12.0116]
地殻濃度480ppm
色 / 形状黒色(黒鉛)、無色(ダイヤモンド) / 固体
融点 / 沸点3550℃ / 4827℃(昇華)
密度 / 硬度3513 kg/m³ / 10(ダイヤモンド)、 2250 kg/m³ / 1(黒鉛)
酸化数―4 , 0 , +2 , +4
存在場所地球上に化合物として広く存在

ちなみに炭素の英語はcarbonだにゃ。これはラテン語の木炭(carbo)にちなんでいるにゃ。

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