alkali-earth-metal

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Be}, \ce{Mg}, 及びアルカリ土類金属(\ce{Ca},\ \ce{Sr},\ \ce{Ba})の単体}} \\[.5zh]   \maru1\ \ \textbf{\textcolor{blue}{アルカリ土類金属}}は,\ \textbf{\textcolor{red}{\ce{Be},\ \ce{Mg}以外の2族元素}}で,\ \textbf{アルカリ金属に近い性質}をもつ. \\[.2zh]    \ \ \,\ce{Be}, \ce{Mg}をアルカリ土類金属に含めないのは,\ \textbf{\textcolor{purple}{全く性質が異なる}}からである. \\[.5zh]   \maru2\ \ イオン化傾向が大きいため, \textbf{単体は\textcolor{red}{融解塩電解}で得る}. \\\\ 2族元素}} {アルカリ土類金属}} \\ 炎色反応{橙}深赤} 緑} \\ \hline 水との反応 {熱水}と反応(\textcolor{cyan}{\ce{H2}発生})常温}で反応(\textcolor{cyan}{\ce{H2}発生})} 水酸化物}} 水に難溶(沈殿)}}{水に溶けて強塩基性}} \\ Be(OH)2 v} \ce{Mg(OH)2 v}Ca(OH)2} \ce{Sr(OH)2} \ce{Ba(OH)2}} \\ \hline \multirow{2}*{\textbf{硫酸塩水に溶ける}}}水に難溶(沈殿)}} \\ {CaSO4 v} \ce{SrSO4 v} \ce{BaSO4 v}} \\ \hline アルカリ金属に比べ,\ 2族元素は原子核の正電荷が多く,\ 電子殻を強く引きつけるようになる. \\[.2zh] すると,\ \bm{原子半径が小さくなり,\ 密度は大きくなる.} \\[.2zh] 自由電子の数も多く,\ 電子密度が高くなるため,\ \bm{金属結合が強くなり,\ 融点・硬さが大きくなる.} \\[1zh] 価数の増大によりクーロン力が強くなるため,\ \bm{アルカリ金属よりも塩が水に溶けにくくなる.} \\[1zh] 水との反応 \ce{Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2} (酸化還元反応) %2価以上の陰イオンと水に不溶性の塩を作りやすい(強いクーロン力が働く). \\ カルシウム\ce{Ca}の化合物}石灰石}熱分解} 生石灰} \ce{H2O}} \textcolor{cyan}{消石灰} e{CO2石灰石}過剰\ce{CO2}} \\ [-0.7zh] \textcolor{red}{\ce{CaCO3}}Ca(OH)2}CaCO3}} 加熱}]} \textcolor{red}{\ce{Ca(HCO3)2}} \end{array}$}}石灰石(大理石)\,\ce{CaCO3}}}を\textbf{\textcolor{orange}{強熱して分解}}すると,\ \textbf{\textcolor{red}{生石灰\ce{CaO}}}が生成する. \\[.2zh]    \ \   {\boldmath $\ce{CaCO3 -{加熱}]} \textcolor{red}{\ce{CaO}} + \ce{CO2}$} (\textcolor[named]{ForestGreen}{$塩基性酸化物+酸性酸化物\ →\ 塩の逆$}) \\[1zh]   \maru2\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{生石灰\ce{CaO}}}に\textbf{\textcolor{magenta}{水}}を加える. \\[.2zh]    \ \   {\boldmath $\ce{CaO + H2O } \textcolor{red}{\ce{Ca(OH)2}}$} ($\textcolor[named]{ForestGreen}{塩基性酸化物+水\ →\ 水酸化物}$) \\[1zh]   \maru3\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{石灰水}(\textcolor{cyan}{消石灰\ce{Ca(OH)2}\,水溶液})}に\textbf{\textcolor{magenta}{\ce{CO2}}}を吹き込むと\textbf{\textcolor{red}{\ce{CaCO3}\,が沈殿して白濁}}する. \\[.2zh]    \ \   {\boldmath $\ce{Ca(OH)2 + CO2 } \textcolor{red}{\ce{CaCO3 v}} + \ce{H2O}$} ($\textcolor[named]{ForestGreen}{塩基+酸性酸化物\ →\ 塩+水}$) \\[.2zh]    \ \   この反応は\textbf{\textcolor{magenta}{二酸化炭素の検出}}に利用される. \\[1zh]   \maru4\ \ \textbf{\textcolor{magenta}{過剰の\ce{CO2}}}を吹き込むと,\ \textbf{\textcolor{red}{炭酸水素カルシウム}}となり,\ \textbf{\textcolor{red}{再び溶解}}する. \\[.2zh]    \ \ \textbf{\textcolor{orange}{加熱}}すると\textbf{\textcolor{red}{逆反応}}が起こり,\ \textbf{\textcolor{red}{白濁に戻る}}. \\[.2zh]    \ \   {\boldmath $\ce{CaCO3 + CO2 + H2O <=>[\textcolor{magenta}{過剰\ce{CO2}}][\textbf{\textcolor{orange}{加熱}}]} \textcolor{red}{\ce{Ca(HCO3)2}}$} \\[1zh]   \maru5\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{生石灰\ce{CaO}}}と\textbf{\textcolor{cyan}{コークス\ce{C}}}を強熱すると,\ \textbf{\textcolor{red}{カーバイド\ce{CaC2}}}が生成する. \\[.2zh]    \ \   {\boldmath $\ce{CaO + 3C \textcolor{red}{\ce{CaC2}} + \ce{CO}$} \\[1zh]   \maru6\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{カーバイド}}に\textbf{\textcolor{magenta}{水}}を加えると, \textbf{\textcolor{cyan}{消石灰}}と\textbf{\textcolor{red}{アセチレン}}が生成する. (\textcolor[named]{ForestGreen}{無機物\ →\ 有機物}) \\[.2zh]    \ \   {\boldmath $\ce{CaC2 + 2H2O }\textcolor{cyan}{\ce{Ca(OH)2}}\ce{\ +\ }\textcolor{red}{\ce{C2H2 ^}}$} \\[1zh]   \maru7\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{セッコウ\ce{CaSO4.2H2O}}}を\textbf{\textcolor{orange}{加熱}}すると,\ \textbf{\textcolor{red}{焼きセッコウ}}(液体状)になる. \\[.2zh]    \ \   {\boldmath $\ce{CaSO4}\cdot\ce{2H2O <=>[\textcolor{orange}{加熱}][放置で硬化] CaSO4}\cdot\bunsuu12\ce{H2O}$} \\[1zh]   \maru8\ \ 湿った\textbf{\textcolor{cyan}{消石灰\ce{Ca(OH)2}}}\,は\textbf{\textcolor{magenta}{塩素}}を吸収し,\ \textbf{\textcolor{red}{さらし粉}}を生成する. \\[.2zh]    \ \   $\bm{\ce{Ca(OH)2 + Cl2 \textcolor{red}{\ce{CaCl(ClO)}\cdot\ce{H2O} %硬水(\ce{Ca^2+},\ \ce{Mg^2+}を多く含む),\ 軟水(少量含む) \\ \maru1\ \ 炭酸塩の熱分解反応であり,\ \bm{アルカリ金属以外の炭酸塩に共通する.} \\[1zh] \maru4\ \ 反応の根幹は,\ \bm{\ce{CO3^2- + H2CO3 HCO3^-}}\ である. \\[.2zh]  \ \ 炭酸は,\ \ce{H2CO3 H+ + HCO3^-}\,(第1電離)が起こりやすい. \\[.2zh]  \ \ 一方で,\ \ce{HCO3^- H+ + CO3^2-}\,(第2電離)は起こりにくい. \\[.2zh]  \ \ よって,\ \ce{H2CO3}\,から1個の\ce{H+}が\ce{CO3^2-}に受け渡されて安定するわけである. \\[.2zh]  \ \ \ce{CO3^2-}\,から\ce{HCO3^-}\,に価数が小さくなると,\ \ce{Ca^2+}とのクーロン力が弱くなり,\ 水に可溶になる. \\[.2zh]  \ \ 加熱すると,\ 反応系から\ce{CO2}\,が追い出され,\ 逆方向に平衡が移動する. \\[.8zh]  \ \ \ce{CO2}\,を含む雨水が地層中の\ce{CaCO3}\,を溶かすことで,\ \bm{鍾乳洞}が形成される. \\[.2zh]  \ \ \ce{Ca(HCO3)2}\,を含む水が鍾乳洞の天井からにじみでるとき,\ \ce{CO2}\,や\ce{H2O}の蒸発で逆反応が起こる. \\[.2zh]  \ \ すると,\ \ce{CaCO3}\,が析出してつらら状の\bm{鍾乳石}ができる(1\text{cm}成長するのに数百~数千年). \\[1zh] \maru5\ \ 3つの\ce{C}\,(酸化数0)うちの1個の\ce{C}から他の2つの\ce{C}に\ce{e-}が1個ずつ(計2個)移動する. \\[.2zh]  \ \ すると,\ \ce{C},\ \ce{C},\ \ce{C}\ →\ \ce{C}\,(+\,2),\ \ce{C}\,(-\,1),\ \ce{C}\,(-\,1)\ となる.\ つまり,\ \ce{CO}\,(+2) + \ce{CaC2}\,(-1)\ となる. \\[.2zh]  \ \ これは,\ 炭素の自己酸化還元反応である. \\[1zh] \maru6\ \ 無機物と有機物アセチレンの架け橋となる重要な反応である. \\[.2zh]  \ \ アセチレンを\ce{C2^2-}と\ce{H+}に電離する極めて弱い酸と考えると,\ 弱酸の遊離反応とみなせる. \\[1zh] \maru8\ \ さらし粉が生成する反応式は次のようにして得られるが,\ 複雑なので暗記しておきたい. \\[.2zh] \ce{Cl2 + H2O \teisei{\ce{HCl}} + \teisei{\ce{HClO}} \times2 (\ce{Cl2}\,が水と反応) \\[.2zh] \teisei{\ce{2HCl}} + \ce{Ca(OH)2 CaCl2 + 2H2O} (中和反応) \\[.2zh] \teisei{\ce{2HClO}} + \ce{Ca(OH)2 Ca(ClO)2 + 2H2O} (中和反応) \\[.2zh]\hline \ce{2Ca(OH)2 + 2Cl2 CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O} \end{array} \\\\[-.5zh]  \ \ 右辺の化合物は\ \ce{2CaCl(ClO)}\cdot\ce{H2O}\ にまとめられ,\ 両辺を2で割ると\maru8の反応式となる. \\[.2zh]  \ \ さらし粉は,\ \ce{CaCl2}\,と次亜塩素酸カルシウム\ce{Ca(ClO)2}\,の2つの塩からなる\bm{複塩}である. 関連物質の性質} CaCl2}}} 潮解性}}あり.\ \textbf{\textcolor{red}{乾燥剤,\ 融雪剤}}として利用. \\[.2zh] \ce{CaO}}} {乾燥剤,\ 携帯用食品に付属する発熱剤}}として利用. \\[.2zh] BaSO4}}X線の造影剤}}として利用. \\[.2zh] MgCl2}}} 潮解性}}あり.\ にがりの主成分. \\[.2zh] MgO}融点が高く}(2826℃), \textcolor{red}{耐火レンガ}}に利用.