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化学一覧

アルカリ金属の性質,製法,反応に関する7つの基本事項

周期表において,同じ族に属する元素の性質は類似したものが多く,元素の性質は族で理解することが大切です.

価電子数が1の原子は「1族元素」と呼ばれ,周期表では一番左の列に並べて書かれていますね.

そして,水素\mrm{H}以外の1族元素は全て金属であり,この水素以外の1族元素を「アルカリ金属」といいます.

さて,アルカリ金属は反応性に富み,水\mrm{H_2O}や空気中の酸素\mrm{O_2}などと様々な反応をします.

この記事では,

  1. アルカリ金属の性質
  2. アルカリ金属の製法
  3. アルカリ金属の反応

について解説します.

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4つの「化学の基本法則」|「原子説」と「分子説」のまとめ

18世紀後半ごろから,実験などによって[質量保存の法則],[定比比例の法則],[倍数比例の法則],[気体反応の法則]など,実験によって様々な「化学の基本法則」が発見されてきました.

基本法則というだけあって,これらの法則は今日でも頻繁に用いられ,これらなしで現在の化学を語ることはもはや不可能となっています.

さて,「物質はどこまでも分割できるのか,それ以上分割できない最小粒子からできているのか」といった議論は古来よりなされてきました.

この疑問の答えとして[原子説]や[分子説]が現れました.その契機となったのが,上に挙げたような「化学の基本法則」の発見でした.

この記事では,「化学の基本法則」と[原子説],[分子説]についてまとめます.

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電池と電気分解6|陽極と陰極の反応4パターンを理解する

前回の記事では,イオン化傾向を利用して電気が流れるようにした仕組みのことを電池といい,電気分解は電池に繋いでビリビリと電気を流すことで分解が起こる仕組みのことをいうのでした.

これは,

  1. 電池は能動的な反応
  2. 電気分解は受動的な反応

と言い替えることが出来ますね.

さて,電池は組み立てれば自然に電気が流れることにより,電池の電極のプラスとマイナスが決まります.これをそれぞれ正極,負極といいました.

一方の電気分解は自身だけでは+-が決まらず,電池の正極と繋いだ方を陽極(プラス),負極と繋いだ方を陰極(マイナス)というのでした.

さて,今回の記事では,その電気分解の陽極と陰極でどのように反応が違うのかを4パターンに分けて解説します.

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電池と電気分解5|電気分解の基本と,電池と電気分解の違い

前回までの記事では,「ボルタ電池」や「ダニエル電池」といった初期の電池や,現代でも車のバッテリーなどに利用される「鉛蓄電池」について説明してきました.

電池の次には「電気分解」を習うことになるのですが,最初は電池と電気分解の違いがなかなか分かりにくく,混乱してしまいがちです.

前回までで説明してきたように,「(化学)電池」とは「化学変化を起こして,物質から電気エネルギーを取り出す装置のこと」をいうのでした.

一方の「電気分解」はこれと真逆で,「電気エネルギーを使って起こる分解(化学変化)のこと」を指します.

この記事で「電気分解」を理解して,電池と電気分解をしっかり区別して考えられるようになってください.

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電池と電気分解4|鉛蓄電池の仕組みと反応

電池と電気分解3|ボルタ電池とダニエル電池】の続きです.

鉛蓄電池は車のバッテリーとして利用されるなど,非常に実用性の高い電池です,高校化学でも頻出です.

敬遠する人も多い電池ですが,各電極での半反応式もそれほど難しいものではなく,全体としても難しい要素はほとんどありません.

ですから,各電極の半反応式を確実にすれば,鉛蓄電池は怖くありません.

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電池と電気分解3|ボルタ電池とダニエル電池

ボルタ電池はイタリアの物理学者のVoltaが発明した電池で,世界初の化学電池とされています.

なお,Voltaは電気の研究に貢献し,電圧の単位であるボルト(V)の由来にもなっています.

さて,ボルタ電池は亜鉛\mathrm{Zn}と銅\mathrm{Cu}を導線で繋ぎ,希硫酸\mathrm{H_2SO_4}aqに浸けるだけのシンプルな構造で簡単に作ることができます.

しかし,その単純さの代わりに,「分極」が起こるという欠点も持ち合わせています.

そこで,イギリスの化学者・物理学者であるDaniellは,「分極」が起こらないように改良したダニエル電池を発明しました.

この記事では,ボルタ電池とダニエル電池の仕組みを説明します.

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電池と電気分解2|イオン化傾向と電池の考え方

前回の記事で説明したように,電池とは「酸化還元反応を利用して,電子の移動を生じさせる装置」のことをいうのでした.

そのことを見るために,\mrm{Cu}電極と亜鉛\mrm{Zn}電極で起こる化学反応を利用するボルタ電池を例に挙げて,電子e^-が導線を流れる様子を考えました.

なお,ボルタ電池(とダニエル電池)については,次の記事で詳しく説明しています.

この記事では,このボルタ電池の仕組みを他の場合にも起こすには,「金属が陽イオンへのなりやすい性質」である「イオン化傾向」を考えれば良いことを説明します.

さて,亜鉛\mrm{Zn}電極であっても,相手の電極の素材が何であるかによって電流の流れる向きが変わります.

この電流の流れる流れる向きを考える際に,「イオン化傾向」の大きさを順に並べた「イオン化列」がとても重要な役割を果たします.

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