化学と本の巻~nao blog~

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元素集 化学の巻↓

ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素(第3周期)

投稿日:5月 30, 2021 更新日:

今回紹介する元素は身近にたくさん使われている元素だにゃ。

・ナトリウム(Na)について

ナトリウムはアルカリ金属に分類される。よって炎色反応においてナトリウムは黄色を示す。この作用を活かしてナトリウムランプなどが作られている。単体のナトリウムは金属であるがとてもやわらかい事で有名である。このナトリウムに直接水をかけると激しく反応して危険なので石油中で保存される。

 ナトリウムは私たちの体の中にもたくさん含まれていて水分量や栄養素の吸収など多岐にわたる役目を果たしている。よって欠乏あるいは過剰に摂取したるすると危険である。そんなナトリウムは単体の形で地球上に存在するわけではなく岩塩、チリ硝石、天然ソーダといった化合物の形で実在している。

分類アルカリ金属
原子量22.98976928
地殻濃度23000ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点97.81℃ / 883℃
密度 / 硬度971 kg/m³ / 0.5
酸化数―1,+1,+2
存在場所岩塩、チリ鉱石、天然ソーダ、ホウ砂など

・マグネシウム(Mg)について

マグネシウムの大きな特徴といえば実用化されている金属の中で軽い元素であるのが特徴。銀白色の金属。軽さを活かして自動車、航空機、携帯電話など軽量化が必須な部品に使われている。私たち人間にも大事な元素であり、軟骨と骨の成長、酵素の活性化など重要な働きをしている。なので欠乏するのは良くない。自然界には塩類や岩石に含まれていて海水や植物の中にも存在している。植物においては太陽のエネルギーを化学エネルギーに変える重要な役目を果たしている。

このマグネシウムの名前はギリシャのマグネシア地方で良く取れたことから名付けられた。

分類金属
原子量[24.304 , 24.307]
地殻濃度23000ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点650℃ / 1095℃
密度 / 硬度1738 kg/m³ / 2.5
酸化数+2
存在場所水滑石、苦灰石、菱苦土石など

・アルミニウム(Al)について

アルミニウムは軽くて加工がしやすく熱伝導率に優れている金属である。身近なもので言うとアルミホイルや一円玉、アルミ缶がある。これらの製品はアルミニウムの展性(薄くひろげやすい)に優れている性質があるからこの素材が用いられている。またアルミニウムは他の金属と組み合わせたアルミニウム合金(銅、亜鉛、マンガン、マグネシウムなど)とうものがある。例えば自転車のフレームなどにこのアルミニウム合金が使われている。

 アルミニウムは工業的にアルミニウムの鉱石であるボーキサイトからアルミナ(Al2O3)を取り出したあと電気分解によって製造できる。

分類金属・ホウ素族
原子量26.9815385
地殻濃度82000ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点660.323℃ / 2520℃
密度 / 硬度2698.9 kg/m³ / 2.75
酸化数+1、+3
存在場所ボーキサイト、カオリン、長石など

1円玉はアルミニウム純度100%、直径2cm、重さは1gだにゃ!

・ケイ素(Si)について

ケイ素は地球上に単体の状態ではなく酸化物として存在している。酸化物の代表格が二酸化ケイ素(SiO2)である。この二酸化ケイ素の結晶が石英である。石英を主体としたケイ素化合物でできた鉱物は珪石と四で工業的にケイ素をつくるときはこの珪石から作られる。水晶は実はこの石英の結晶の中で透明度の高いものである。

 私たちの身近にあるガラスは主に二酸化ケイ素が使われている。ガラスは硬いがもろいのはガラスの結晶がきれいに並んだ結晶ではなくバラバラな状態で固まったものだからです。実はケイ素が関わるもののなかには軟らかいものもあります。例を挙げるとシリコーンです。シリコーンはケイ素と炭素によってできているものでオイル、化粧品、コンタクトレンズなどに使われています。

分類半金属・炭素族
原子量[28.084 , 28.086]
地殻濃度277100ppm
色 / 形状暗灰色 / 固体
融点 / 沸点1412℃ / 3266℃
密度 / 硬度2330 kg/m³ / 6.5
酸化数+2,+4
存在場所石英、長石、水晶など

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