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↓

カリウム カルシウム スカンジウム チタン(第4周期)

投稿日:6月 1, 2021 更新日:

・カリウム(K)について

カリウムはナトリウムと同じアルカリ金属である。単体のカリウムは比重が軽く、そしてとてもやわらかい。水に入れると水素ガスが発生して爆発的に反応する。カリウムは食品の中にたくさんあり、例えばバナナには可食部100gあたり360gのカリウムが含まれている。人体にとっても必須な元素なので摂取する必要がある。カリウムは肥料の三大要素の一つで塩化カリウムが肥料としてよく用いられている。

 工業的には水酸化カリウム(KOH)や炭酸カリウム(K2CO3)が様々な製品の原料になっている。

分類アルカリ金属
原子量39.0983
地殻濃度21000ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点63.65℃ / 765℃
密度 / 硬度862 kg/m³ / 0.4
酸化数-1,+1
存在場所カン岩塩、カーナル石など

カリウムは様々な器官の機能調製、体内の情報伝達、タンパク質の合成などに関わっているにゃ!

・カルシウム(Ca)について

アルカリ土類金属に分類されるカルシウムは銀白色の結晶で少し軟らかい元素である。カルシウムはもちろん人間に体内に沢山含まれていて主に骨にあるが生体膜の中にも存在している。脊椎動物はフッ化カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウムなどの化合物で骨が作られている。  貝類やサンゴは炭酸カルシウムから炭酸カルシウムを分離し殻や骨格を形成する。これらの生物が死に海底に長い時間をかけ堆積していく。こうやって鉱物ができそれが石灰岩である。大理石は石灰岩がマグマなどの作用を受けて変化した変成岩になります。

分類アルカリ土類金属
原子量40.078℃
地殻濃度41000ppm
色 / 形状銀白色 /  固体
融点 / 沸点842℃ / 1503℃
密度 / 硬度1550 kg/m³ / 1.75
酸化数+2
存在場所大理石、方解石、石灰石など

炭酸カルシウムが集まり結晶化したものが鍾乳洞だにゃ!

・スカンジウム(Sc)について

スカンジウムはレアアースの中で最も軽いレアメタルであり、世界中に分布したくさんお鉱物や鉱石に含まれているがほとんどが濃度1%以下の含有量であり生産が難しい。よってスカンジウムの取引価格はとても高い。

 スカンジウムが利用される所としてアルミニウム合金に添加する材料として活躍する。スカンジウムを加えることでアルミニウム合金の強度が増すからである。こういった合金は自転車のフレーム、野球のバットなどに使われている。水銀ランプにヨウ化スカンジウム(Scl3)を加えたメタルハイドランプは従来の水銀ランプと比較して発光効率が高まった。陸上競技場や漁船などで利用されている。

分類遷移金属
原子量44.955908
地殻濃度16ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点1539℃ / 2831℃
密度 / 硬度2989 kg/m³ / -
酸化数+2,+3
存在場所トルトベイト石など

スカンジウムはメンデレーエフが元素周期表を提案したとき存在を予言した元素の一つで実際に見つかったにゃ!

・チタン(Ti)について

単体のチタンは銀白色である。自然界には単体ではなく酸化チタンの形で金鉱石やチタン鉱石に含まれている。金鉱石はダイヤモンドと似た輝きがあるのでダイヤモンドのイミテーションに使用される。チタンは鉄よりも軽い金属でかつ強度が鉄の2倍、アルミニウムの6倍もある。さらに塩酸や硫酸に強くさびにくく耐熱性に優れている。また密度が小さいので加工がしやすい。このチタンは人とふれても金属アレルギーを起こしにくい。骨と結合しやすいので体との相性が良い。なので時計、アクセサリー、人工関節などに使われている。

分類遷移金属
原子量47.867
地殻濃度5600ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点1666℃ / 3289℃
密度 / 硬度4540 kg/m³ / 6
酸化数+2 , +3 , +4
存在場所チタン鉄鉱、金紅石など

チタン合金はその特徴から戦闘機の部品にも使われているにゃ。

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