その他の重要な遷移元素、合金と試薬の保存方法まとめ

スポンサーリンク
reagent-preservation-2
その他の重要な遷移元素, 合金と試薬の保存方法まとめ 貴金属 空気中で酸化されず, 美しい金属光沢を保つ. 産出量が少なく, 高価. 金Au, 白金Pt, 銀Agなど8種類. 卑金属 空気中で容易に酸化され, 金属光沢が失われる. アルカリ金属, アルカリ土類金属, アルミニウムAl, 亜鉛Znなど. レアメタル 地球上での存在が稀であるか, 技術的・経済的な理由で流通量が少ない金属. タングステンW(第6周期6族) 金属単体中で最も融点が高い(約3400℃). 白熱電球のフィラメント. WC(炭化タングステン)は非常に硬い. 切削工具やボールペンの芯. 白金(プラチナ)Pt(第6周期10族) ① 天然では単体または合金として産出する.  銀白色の金属光沢をもち, 展性・延性が大きい.  装飾品, 硝酸製造(オストワルト法)の触媒, 燃料電池の電極. ② イオン化傾向が非常に小さく, 空気酸化されない.  酸化力の強い硝酸や熱濃硫酸にも溶けない.  しかし, 王水(濃塩酸:濃硝酸=3:1)には溶ける. 〔補足〕 ガソリン自動車の排ガスには, 3種の有害物質(炭化水素, 一酸化炭素, 窒素酸化物NOx)が含まれる. 白金-パラジウム-ロジウム触媒は, 3種の有害物質を同時に浄化できるため三元触媒と呼ばれる. 炭化水素は酸化されてCO₂とH₂Oに, COは酸化されてCO₂に, NOxは還元されてN₂になる. レアメタル 地球上の存在が稀であるか, 技術的・経済的な理由で抽出困難で, 流通量・使用量が少ない希少な金属. 安定供給の確保が政策的に重要な金属. 鉄と貴金属は除く. 水銀Hg(第6周期12族, +1, +2) ① Hg単体は, 辰砂HgSを加熱して得られる. HgS + O₂ →(加熱) Hg + SO₂  唯一の常温・常圧で液体の金属で, 強い毒性がある. ② Fe, Co, Ni以外の他の金属との合金(アマルガム)を作りやすい. ③ Hg(OH)₂は常温でも容易に脱水し, HgOの黄色沈殿が生じる.  Hg(OH)₂ → HgO↓(黄色) + H₂O ④ 塩化水銀(I) Hg₂Cl₂ 水に溶けにくい白色粉末. 毒性なし. 塩化水銀(II) HgCl₂ 水に溶けやすい無色結晶. 強い毒性. 〔補足〕 12族Zn, Cd, Hgは性質が典型元素に近いため, 遷移元素に含めない場合がある(以前の高校化学). ① 水銀Hgや同じ12族のカドミウムCdの単体や化合物は毒性をもつものが多い.  四大公害病の水俣病(熊本県)はメチル水銀, イタイイタイ病(富山県)はCdが原因である.  蛍光灯や体温計などに使われていたが, 2020年以降水銀製品の製造と輸出入が禁止(水俣条約). ④ Hg⁺は単独では存在せず, 2つのHg⁺が共有結合して二量体Hg₂²⁺を形成している.  よって, 塩化水銀(I)をHgClとは表さない. チタンTi(第4周期4族, +3, +4) ① Tiは, 密度が鉄の半分ながら鋼鉄以上の強度を誇る.  Alと同様, 表面に緻密な酸化皮膜を形成するため, ステンレス鋼並に耐食性に優れる.  航空機や建築用の構造材料, 眼鏡フレーム, ゴルフクラブ, 人工骨, 合金用元素. ② 酸化チタン(IV) TiO₂は, 紫外線が当たると有機物の汚れを分解する(光触媒).  外壁, 便器, 白色顔料, 電子部品の原料. 〔補足〕 チタンは天然に酸化物として豊富に存在するが, 精錬が困難であった. 1930年代にクロール法により精錬が行われるようになり, 1950年代の軍用機から実用化が始まった. 高耐食性ゆえの安定性(イオン化しにくい)で金属アレルギーを引き起こしにくく, 生体適合性も高い. 比較的安価で高性能かつ安全な素材だが, 精錬・加工の難しさから大量普及には至っていない. 合金(赤字は主成分) 名前|主な成分|特徴|用途 ステンレス鋼|Fe–Cr|錆びにくい|台所用品, 鉄道車両 無鉛はんだ|Sn–Ag–Cu|融点が低い|金属の接合 ジュラルミン|Al–Cu|軽量, 高強度|飛行機の機体 黄銅(真鍮)|Cu–Zn|黄色光沢|5円玉, 金管楽器 青銅(ブロンズ)|Cu–Sn|鋳物にしやすく, 硬い|10円玉, 鐘, 美術品 白銅|Cu–Ni|白色光沢, 錆びにくい|50円玉, 100円玉 洋銀(洋白)|Cu–Zn–Ni|銀白色光沢, 耐食性|洋食器, 装飾品 ニクロム|Ni–Cr|電気抵抗が大きい|電熱線(ニクロム線) チタン合金|Ti–Al–V|軽量, 高強度, 耐食性, 耐熱性, 生体適合性|戦闘機, 眼鏡フレーム, ゴルフクラブ, 人工骨 水素吸蔵合金|La–Ni, Ti–Feなど|水素の吸収と放出|ニッケル水素電池 形状記憶合金|Ni–Ti|加熱で元の形に戻る|温度センサー, 生活用品 超伝導合金|Nb–Ti, Nb–Snなど|低温で電気抵抗が0|強力磁石, 医療機器(MRI) 〔補足〕 以前はスズSnと鉛Pbの合金だったが, 有害な鉛を含まない無鉛はんだへの移行が進んでいる. チタン合金から下のもの以外は組成も覚えておく必要がある. La:ランタン, Nb:ニオブ 試薬の保存方法 試薬|保存方法 黄リン(自然発火)|水中 アルカリ金属(空気や水と反応)|石油中 エーテル(揮発性で引火しやすい)|火気なし冷所 濃硝酸HNO₃, KMnO₄, ハロゲン化銀, 硝酸銀AgNO₃(光で分解・感光性)|褐色びん フッ化水素HF(ガラスを溶かす)|ポリエチレン容器 NaOH(潮解性・ガラスを侵す)|ゴム栓かシリコン栓で密栓(ガラス瓶に保存), 長期はポリエチレン容器 〔補足〕 NaOHをガラス栓で保存すると, すりあわせ部分で空気中のCO₂と反応し, Na₂CO₃が生成する. 固着してガラス栓が抜けなくなるため, 変形しやすいゴム栓かシリコン栓で密栓して保存する. また, NaOHはガラス(主成分SiO₂)と反応するため, 長期的にはポリエチレン容器に保存する. CO₂やSiO₂とNaOHとの反応は「酸性酸化物 + 塩基 → 塩 + 水」である. CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O

タイトルとURLをコピーしました