化学と本の巻~nao blog~

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元素集 化学の巻↓

窒素、酸素、フッ素、ネオン(第2周期)

投稿日:5月 28, 2021 更新日:

今回は窒素、酸素、フッ素、ネオンについて紹介するにゃ。特に窒素と酸素は身近な元素だにゃ。

・窒素について

 窒素は常温だと気体で私たちの身近にある空気中に沢山存在する。窒素は-198.5℃で液体になるので液体窒素が冷却剤としてよく利用されている(安価なのもよく使われる一つの理由)。また私たちの体を構成している一つであるDNAやタンパク質には窒素があり、人間にとって窒素は必要不可欠な物質となる。

 窒素は人間だけではなく植物も大切な物質である。窒素は植物が大きく育つことにとても大事でリン酸、カリウムと並び肥料の三大元素と呼ばれている。植物が窒素を取り込むとき窒素のままでは簡単にとりこめない(窒素N2は結合力が強いので)。よって窒素分子からまず根粒菌と呼ばれるものがアンモニアに変えて、アンモニアから亜硝酸イオン(NO2)や硝酸イオン(NO3)に変わることで植物に取り込みやすくしている。

分類半金属・窒素族
原子量[14.00643 , 14.00728]
地殻濃度25ppm
色 / 形状無色 / 気体
融点 / 沸点―209.86℃ / ―195.8℃
密度 / 硬度1.2506 kg/m³ / ―
酸化数―3,―2,―0,+2,+3,+4,+5
存在場所大気の約78%

・酸素について

私たちの生命活動を支えるのが酸素である。気体の酸素は無色透明でかつ様々な物質と化合物をつくることができる(代表例が水)。太陽系には酸素は水素、ヘリウムについで3番目に多い。また地殻の中には酸素が47.4%ある。

 酸素は地球の誕生初期は実は地球上には存在しなかった。なので最初の頃、生物は酸素が有害だったが、大気中の酸素が増大していくと共に生物も共存できるようになっていった。この酸素を生み出すようになったのがシアノバクテリアでこのシアノバクテリアが登場したことで地球の酸素濃度が高まっていった。現在は酸素がたくさんの植物によって供給されている。

分類非金属・酸素族
原子量[15.99903 , 15.99977]
地殻濃度474000ppm
色 / 形状無色 / 気体
融点 / 沸点―218.4℃ / ―182.96℃
密度 / 硬度1.4291 kg/m³ / ―
酸化数―2, ―1 , 0 , +1 ,+2
存在場所大気の約21%,水

・フッ素について

フッ素が発見されるには様々な困難があり、劇薬であるフッ素により死亡した研究者もいた。しかし1886年ついにフランスの化学者であるモアッサンが単離に成功し、後にノーベル賞を獲得した。単体のフッ素は常温で淡黄緑色をした気体で毒性が高いので取り扱いに注意が必要である。

 身近なものといえばフライパンや電気炊飯器の内釜を覆うフッ素樹脂などに使われている。フッ素樹脂は有機フッ素化合物が使われており、この有機フッ素化合物は熱や薬品への耐性が強いのでフライパンなどに用いられている。

分類非金属・ハロゲン
原子量18.998403163
地殻濃度950ppm
色 / 形状淡黄緑色 / 気体
融点 / 沸点―219.62℃ / ―188.14℃
密度 / 硬度1.696 kg/m³ / ―
酸化数0 , -1
存在場所蛍石、氷晶石、リン灰石

・ネオンについて

ネオンは安定な希ガスの一種であり無味無臭無色の気体として存在している。どういったものに使われているのか代表的なのが看板に使われているネオンサインである。このネオンサインはガラスの放電管にネオンを封入することで作られる。ネオン放電管は消費電力が少なくエコなので広告塔、看板、電気装置のパネル表示光源などにも使われている。他の用途として酸素と混ぜることで人工の空気を作ることができる。理由は液体のなること

分類非金属・希ガス
原子量20.1797
地殻濃度0.00007ppm
色 / 形状無色 / 気体
融点 / 沸点―248.67℃ / -246.048℃
密度 / 硬度0.89990 kg/m³ / ―
酸化数0
存在場所大気中の微量

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