グループのメインサブグループviiの要素。周期表の要素の7番目のグループ

D. I.メンデレーエフの元素の周期系の主要なサブグループIAの化学元素：Li、Na、K、Rb、Cs、Fr。この名前は、苛性アルカリと呼ばれるアルカリ金属の水酸化物に由来しています。アルカリ金属原子は、外殻に1 s電子、前の殻に2s電子と6p電子を持っています（Liを除く）。それらは、低融点、低密度を特徴としています。柔らかく、ナイフで切る。化合物中のアルカリ金属の酸化状態は常に+1です。これらの金属は化学的に非常に活性があり、大気中の酸素によって急速に酸化され、水と激しく反応してMeアルカリを形成します。 OH（Meは金属です）; 活動はLiからFrに増加します。

リチウム（緯度-リチウム）、リチウム- 化学元素最初のグループであるD.I.Mendeleevの周期系のAサブグループは、アルカリ金属、シリアル番号3、原子量6.939に属しています。通常の状態では、銀白色の軽金属です。天然リチウムは、質量数6と7の2つの同位体で構成されています。興味深い詳細：リチウム同位体のコストは、その存在量にまったく比例していません。この10年の初めに、比較的純粋なリチウム7は、米国の非常に高純度のリチウム6のほぼ10倍のコストがかかりました。さらに2つのリチウム同位体が人工的に得られました。それらの寿命は非常に短く、リチウム-8の半減期は0.841秒、リチウム-9の半減期は0.168秒です。

リチウムは地殻の典型的な元素であり、比較的まれな元素です。（含有量3、2×10 -3質量％）、それはマグマ分化作用の最新の製品であるペグマタイトに蓄積します。マントルにはリチウムがほとんど含まれていません-超塩基性岩ではわずか5×10-3％（塩基性1.5×10 -3％、中程度-2×103％、酸性4×10 -3％）。 Li +、Fe2+およびMg2+のイオン半径が近接しているため、リチウムはマグネシウム-鉄シリケート（輝石および角閃石）の格子に入ることができます。それは雲母の同形混合物として花崗岩に見られます。ペグマタイトと生物圏でのみ、28の独立したリチウム鉱物（ケイ酸塩、リン酸塩など）が知られています。それらのすべてはまれです。生物圏では、リチウムの移動は比較的弱く、生物におけるリチウムの役割は他のアルカリ金属よりも少ないです。それは粘土によって水から容易に抽出されます、それは世界の海で比較的小さいです（1.5×10-5％）。で人体（70 kgの重さ）-0.67mg。リチウム。

カリウム（カリウム）カリウムはメンデレーエフの周期系のグループIの化学元素です。原子番号19、原子量39.098; 銀白色で、非常に軽く、柔らかく、可融性の金属。この元素は、2つの安定同位体（39K（93.08％）、41K（6.91％）、および半減期1.32×109年の1つの弱放射性40K（0.01％））で構成されています。

自然界での発見カリウムは一般的な元素です。リソスフェアの含有量は2.50重量％です。マグマプロセスでは、ナトリウムと同様にカリウムが酸性マグマに蓄積し、そこから花崗岩やその他の岩石が結晶化します（平均カリウム含有量は3.34％です）。カリウムは長石と雲母の成分です。鉄とマグネシウムが豊富な塩基性および超塩基性の岩石にはカリウムがほとんど含まれていません。地球の表面では、カリウムはナトリウムとは異なり、弱く移動します。岩石の風化の際、カリウムは部分的に水に流れ込みますが、そこからすぐに生物に捕らえられて粘土に吸収されるため、川の水はカリウムが少なく、ナトリウムよりはるかに少ない量で海に流れ込みます。海洋では、カリウムは生物や底のシルトに吸収されます（たとえば、海緑石の一部です）。したがって、海水にはカリウムが0.038％しか含まれていません。これはナトリウムの25分の1です。

自然界では、それは化合物の形でのみ見られる、9番目に豊富な元素（金属の中で6番目）です。それは多くの鉱物、岩石、塩層の一部です。天然水分含有量の3番目の金属：1リットルの海水には0.38gのK+イオンが含まれています。カリウムカチオンは土壌によく吸着され、天然水によって洗い流されることはほとんどありません。すべての生物にとって不可欠な要素。 K +イオンは常にセル内にあります（Na +イオンとは異なります）。人体には約175gのカリウムが含まれており、1日あたりの必要量は約4 gです。土壌中のカリウムの不足は、カリウム肥料（塩化カリウムKCl、硫酸カリウムK 2 SO 4、植物灰）を適用することによって補充されます。

興味深い事実シアン化カリウムは何のためにありますか？鉱石から金と銀を抽出します。非貴金属のガルバニックギルディングおよび銀メッキ用。多くの有機物を得るため。窒化鋼の場合-これにより、表面の強度が向上します。残念ながら、この切望されている物質は非常に有毒です。そして、KCNはまったく無害に見えます：茶色がかったまたは灰色の色合いの小さな白い結晶。

セシウムセシウムは、比較的最近、1860年に、シュヴァルツヴァルトの有名な癒しの泉（バーデンバーデンなど）のミネラルウォーターで発見されました。短い歴史の中で、珍しい未知の化学元素から戦略的な金属へと、輝かしい道が開かれました。アルカリ金属のワーキングファミリーに属していますが、彼の静脈には、属の最後の青い血が流れています。。。しかし、これは少なくとも彼が他の要素とコミュニケーションすることを妨げるものではなく、たとえそれらがそれほど有名でなくても、彼は喜んでそれらと接触し、強い絆を築きます。現在、彼はいくつかの業界で同時に働いています：電子機器と自動化、レーダーと映画、原子炉と宇宙船。。。 »。

セシウムは、スペクトル分析によって発見された最初の元素であることが知られています。しかし、科学者たちは、ロベルト・ブンゼンとグスタフ・キルヒホフが新しい研究方法を作成する前から、この要素に精通する機会がありました。 1846年、ドイツの化学者Plattnerは、鉱物のポルサイトを分析し、その既知の成分の合計が93％しかないことを発見しましたが、この鉱物に含まれる他の元素を正確に特定することはできませんでした。 1864年になって初めて、ブンセンが発見された後、イタリアのピサーニはポルサイトにセシウムを発見し、プラットナーが特定できなかったのはこの元素の化合物であると立証しました。

興味深い事実セシウムと圧力すべてのアルカリ金属は高圧下で大きく変化します。しかし、それに最も特異的かつ鋭く反応するのはセシウムです。 10万気圧の圧力で。その体積はほぼ3分の1に減少し、他のアルカリ金属の体積よりも大きくなります。さらに、元素セシウムの2つの新しい修飾が発見されたのは、高圧条件下でした。電気抵抗圧力の増加に伴うすべてのアルカリ金属の増加; セシウムでは、この特性は特に顕著です。

フランシウムD.I.メンデレーエフの周期体系の終わりにある元素の中には、非専門家が聞いてよく知っている元素もありますが、化学者でさえほとんど語ることができない元素もあります。前者の中には、例えば、ラドン（No.86）とラジウム（No.88）があります。後者の中には、周期表の隣人である元素番号87-フランシウムがあります。フランシウムは2つの理由で興味深いです。1つは、最も重く、最も活性の高いアルカリ金属です。第二に、フランシウムは周期表の最初の100元素の中で最も不安定であると見なすことができます。フランシウムの最長寿命の同位体である223Frの半減期は、わずか22分です。高い化学活性と低い核安定性の1つの元素におけるこのようなまれな組み合わせが、この元素の発見と研究の難しさを決定しました。

自然界での発生223Frに加えて、元素番号87のいくつかの同位体が現在知られていますが、自然界で目立つ量で見つかっているのは223Frだけです。放射性崩壊の法則を使用して、天然ウランのグラムには4 x 10–18gの223Frが含まれていると計算できます。そしてこれは、約500gのフランシウム223が陸生ウランの全質量と放射平衡にあることを意味します。非常に少量で、地球上に元素番号87の2つの同位体があります-224 Fr（放射性トリウムファミリーのメンバー）と221Fr。当然のことながら、地球上で世界の埋蔵量が1キログラムに達していない元素を見つけることはほとんど不可能です。したがって、フランシウムとそのいくつかの化合物のすべての研究は、人工製品で実施されました。

興味深い事実海底ナトリウムのナトリウムは98°Cで溶けますが、883°Cでしか沸騰しません。したがって、この要素の液体状態の温度間隔は非常に大きくなります。そのため（また、中性子捕獲断面積が小さいため）、ナトリウムは原子力工学で冷却材として使用され始めました。特に、アメリカの原子力潜水艦はナトリウム回路を備えた発電所を備えています。反応器で発生した熱は、反応器と蒸気発生器の間を循環する液体ナトリウムを加熱します。蒸気発生器では、ナトリウムが冷却されて水が蒸発し、その結果生じる高圧蒸気が蒸気タービンを回転させます。同じ目的で、ナトリウムとカリウムの合金が使用されます。

無機光合成通常、ナトリウムの酸化時にNa 2 O組成の酸化物が生成されますが、ナトリウムを高温の乾燥空気中で燃焼させると、酸化物の代わりに過酸化物N 2O2が生成されます。その「余分な」酸素原子をアップし、したがって強力な酸化特性を持っています。かつて、過酸化ナトリウムは麦わら帽子の漂白に広く使用されていました。今比重過酸化ナトリウムの使用における麦わら帽子はごくわずかです。その主な量は、紙の漂白と潜水艦の空気再生に使用されます。過酸化ナトリウムが二酸化炭素と相互作用すると、呼吸の逆のプロセスが発生します。2Na 2 O 2 + 2CO2→2Na2 CO 3 + O 2、つまり二酸化炭素が結合して酸素が放出されます。緑の葉のように！

ナトリウムと金ナトリウムが発見されるまでに、錬金術はもはや名誉ではなく、ナトリウムを金に変えるというアイデアは自然科学者の心を刺激しませんでした。しかし、今では金を得るために多くのナトリウムが消費されています。「黄金鉱石」はシアン化ナトリウムの溶液で処理されます（そしてそれはナトリウム元素から得られます）。この場合、金は可溶性の錯化合物に変換され、亜鉛を使用してそこから分離されます。金鉱夫は元素番号11の主な消費者の1つです。工業規模では、シアン化ナトリウムはナトリウム、アンモニア、コークスを約800°Cの温度で反応させることによって得られます。

水中のナトリウムすべての生徒は、ナトリウムを水に落とすとどうなるかを知っています。より正確には、ナトリウムは水よりも軽いので、水ではなく水に入れます。ナトリウムと水との反応によって放出される熱は、ナトリウムを溶かすのに十分です。そして今、ナトリウムボールが放出された水素によって駆動されて水の中を走ります。しかし、ナトリウムと水との反応は危険な楽しみだけではありません。それどころか、それはしばしば役に立ちます。ナトリウムは、微量の水から変圧器油、アルコール、エーテルなどを確実に洗浄します。有機物、およびナトリウムアマルガム（つまり、ナトリウムと水銀の合金）の助けを借りて、多くの化合物の水分含有量をすばやく決定できます。アマルガムはナトリウム自体よりもはるかに穏やかに水と反応します。水分含有量を測定するために、有機物のサンプルに一定量のナトリウムアマルガムを添加し、放出された水素の量によって水分含有量を判断します。

地球のナトリウム帯地球上でナトリウムが自由な状態で見つかることは決してないのはごく自然なことです。この金属は活性が高すぎます。しかし、大気の上層（高度約80 km）で、ナトリウム原子の層が見つかりました。この高度では、実質的に酸素や水蒸気はなく、ナトリウムが反応する可能性のあるものはまったくありません。ナトリウムは、星間空間でのスペクトル法によっても検出されています。

ルビジウムは、ケミカルタッチと呼ぶことができる金属です。空気に触れると、自然に発火し、明るいピンクがかった紫色の炎で燃えます。水と爆発し、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、硫黄と接触すると激しく反応します。本物の感動的なように、ルビジウムはから保護されなければなりません外部からの影響。この目的のために、それは乾燥した灯油で満たされた容器に入れられます。。。ルビジウムは灯油（ルビジウム密度1.5）よりも重く、反応しません。ルビジウムは放射性元素であり、ゆっくりと電子の流れを放出し、ストロンチウムに変わります。ルビジウムの最も顕著な特性は、光に対するその独特の感度です。光線の影響下で、ルビジウムが光源になります電流。露光をやめると、電流も消えます。 R.は爆発で水と反応し、水素が放出され、R。水酸化物Rbの溶液が形成されます。おー。

ルビジウムは多くの岩石や鉱物に含まれていますが、その濃度は非常に低いです。レピドライトだけがいくらか多くのRb2Oを含み、時には0.2％、時には最大1です。。 3％。ルビジウム塩は、海、海、湖の水に溶けています。ここでのそれらの濃度も非常に低く、平均して約100 µg/Lです。これは、世界の海のルビジウムが世界の海の数百分の1であることを意味します地球の地殻.

興味深い事実ルビジウムはその注目と植物界の多くの代表者を迂回していません：その痕跡は海藻とタバコ、茶葉とコーヒー豆、サトウキビとビート、ブドウといくつかの種類の柑橘系の果物に見られます。なぜルビジウムと呼ばれるのですか？ Rubidusはラテン語で赤を意味します。この名前は、色が非常に一般的なルビジウムよりも銅に適しているように思われます。しかし、結論に飛びつくのはやめましょう。この名前は、発見者のキルヒホッフとブンセンによって要素番号37に付けられました。 100年以上前、分光器でさまざまな鉱物を研究しているときに、ローゼン（ザクセン州）から送られたレピドライトのサンプルの1つが、スペクトルの暗赤色領域に特別な線を示していることに気づきました。これらの線は、既知の物質のスペクトルには見られませんでした。すぐに、シュヴァルツヴァルトの鉱泉から癒しの水が蒸発した後に得られた堆積物のスペクトルに、同様の暗赤色の線が見つかりました。これらの線は、これまで知られていなかった新しい要素に属していると考えるのが自然でした。それで1861年にルビジウムが発見されました

周期表のグループIの主なサブグループは、リチウムLi、ナトリウムNa、カリウムK、ルビジウムRb、セシウムCs、フランシウムFrです。

これらの元素の原子は、外部エネルギーレベルで1つのs電子を持っています：ns1。化学相互作用に入ると、原子は外部エネルギーレベルの電子を簡単に提供し、化合物で+1の一定の酸化状態を示します。

このサブグループの要素は金属に属しています。それらの一般名はアルカリ金属です。

自然界では、ナトリウムとカリウムが最も一般的です。地球の地殻中のナトリウムの質量分率は2.64％、カリウムは2.60％です。アルカリ金属は、自然界では自由な状態では発生しません。 Naの主な天然化合物は、岩塩、岩塩、NaCl、ミラビライト、またはグラウバー塩（Na2SO4 10H2O）の鉱物です。最も重要なカリウム化合物には、シルビナイト（KCl）、カーナライト（KCl MgCl2 6H2O）、シルビナイトが含まれます。

フランシウムは放射性元素です。この元素の痕跡は、天然ウランの崩壊生成物で発見されています。 Fr同位体の寿命が短いため、大量に入手することは困難であり、金属フランスとその化合物の特性はまだ十分に研究されていません。

特性：アルカリ金属は、密度の低い銀白色の物質です。リチウムはそれらすべての中で最も軽いです。これらは軟質金属であり、Na、K、Rb、Csはワックスと柔らかさが似ています。アルカリ金属は可融性です。セシウムの融点は28.5°Cで、リチウムの最高融点（180.5°C）です。それらは良好な導電性を持っています。

アルカリ金属は化学活性が高く、Li-Na-K-Rb-Cs-Frシリーズでその活性が増加します。反応では、それらは強力な還元剤です。

1.単純な物質との相互作用。

アルカリ金属は酸素と相互作用します。それらはすべて大気中の酸素によって容易に酸化され、ルビジウムとセシウムは自然発火さえします。

4Li +O2®2Li2O（酸化リチウム）

2Na +O2®Na2O2（過酸化ナトリウム）

K +O2®KO2（超酸化カリウム）

アルカリ金属は、フッ素、塩素、臭素蒸気中で自発的に発火し、ハロゲン化物を形成します。

2Na +Br2®2NaBr（ハロゲン化物）

加熱すると、それらは多くの非金属と相互作用します。

2Na +S®Na2S（硫化物）

6Li +N2®2Li3N（窒化物）

2Li +2C®2Li2C2（炭化物）

2.水との相互作用。すべてのアルカリ金属は水と反応し、水を水素に還元します。金属と水との相互作用の活性は、リチウムからセシウムに増加します。

2Na+2H2O®2NaOH+H2

2Li+2H2O®2LiOH+H2

3.酸と相互作用します。アルカリ金属は塩酸および希硫酸と反応して水素を放出します。

2Na+2HCl®2NaCl+H2

濃硫酸は主に硫化水素に還元されます。

8Na+5H2SO4®4Na2SO4+H2S+ 4H2O

この場合、硫酸の硫黄酸化物（IV）と元素硫黄への還元の並行反応が可能です。

アルカリ金属が希硝酸と反応すると、主にアンモニアまたは硝酸アンモニウムが得られ、濃窒素または一酸化窒素（I）と反応します。

8Na + 10HNO3（dil。）®8NaNO3+ NH4NO3 + 3 H2O

8K + 10HNO3（conc。）®8KNO3+ NO2 + 5H2O

ただし、原則として、複数の製品が同時に形成されます。

4.金属酸化物および金属塩との相互作用。アルカリ金属は、その高い化学活性により、酸化物や塩から多くの金属を復元することができます。

BeO+2Na®Be+Na2O

CaCl2+2Na®Ca+2NaCl

レシート：

金属ナトリウムは、不活性電極を使用した塩化ナトリウム溶融物の電気分解によって工業的に製造されます。溶融物中で、塩化ナトリウムはイオンに解離します：

NaCl↔Na++Cl-

電気分解中、Na +カチオンはカソードで還元され、Cl-アニオンはアノードで酸化されます。

カソード：2Na++2е®2Na

アノード：2Cl--2e®Cl2

2Na++2Cl-®2Na+Cl2または2NaCl®2Na+Cl

したがって、ナトリウムと塩素は電気分解中に形成されます。ナトリウムは、水酸化ナトリウムの溶融物の電気分解によって得られる場合があります。

ナトリウムを得る別の方法は、高温で石炭を使ってソーダを還元することです。

Na2CO3+2C®2Na+3CO

カリウムは、塩化カリウムまたは水酸化カリウムの溶融物からのナトリウムに置き換えられます。

KCl+Na®K+NaCl

カリウムは、その化合物（KCl; KOH）の溶融物を電気分解することによっても得ることができます。

金属リチウムは、塩化リチウム溶融物の電気分解または酸化リチウムのアルミニウムによる還元によって得られます。

ルビジウムとセシウムは、真空中でハロゲン化物を金属で還元することによって得られます。

2RbCl + Ca = 2Rb + CaCl2; 2CsCl + Mg = 2Cs + CaCl2

アルカリ金属酸化物（R2O）：

酸化リチウムと酸化ナトリウムは白色物質、酸化カリウムは淡黄色、酸化ルビジウムは黄色、酸化セシウムはオレンジ色です。すべての酸化物は反応性化合物であり、顕著な基本特性を持っており、酸化リチウムから酸化セシウムまでのシリーズでは、基本特性が強化されています。

金属の酸化は酸化リチウムのみを生成します：

4Li+O2®2Li2O

残りの酸化物は間接的に得られます。したがって、酸化ナトリウムは、ナトリウム化合物をナトリウム金属で還元することによって得られます。

Na2O2+2Na®2Na2O

2NaOH+2Na®2Na2O+H2

アルカリ金属酸化物は水と容易に相互作用し、水酸化物を形成します。たとえば、次のようになります。

Li2O+H2O®2LiOH

それらは酸性酸化物および酸と反応して塩を形成します。

Na2O+SO3®Na2SO4

K2O+2HNO3®2KNO3+H2O

アルカリ金属水酸化物（ROH）：

それらは白色の結晶性固体です。すべてのアルカリ金属水酸化物は強塩基であり、水溶性です。一般名はアルカリです。

水酸化物は、アルカリ金属またはその酸化物と水との相互作用によって形成されます。

2Li+2H2O®2LiOH+H2

Li2O+H2O®2LiOH

実用上非常に重要な水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムは、塩化物の電気分解によって産業界で生産されています。

2NaCl+2H2O®2NaOH+H2+ Cl2

カソード：2H++2ē®H02

アノード：2Cl-–2ē®Cl02

アルカリ金属水酸化物は、塩基のすべての特徴的な特性を示します。それらは、酸および両性酸化物、両性水酸化物、酸、塩と相互作用します。一部の金属はアルカリの水溶液に溶解し、たとえば次のように両性水酸化物を形成します。

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2

銅のサブグループには、銅、銀、金の3つの要素が含まれます。アルカリ金属原子と同様に、これらすべての元素の原子は、外層にそれぞれ1つの電子を持っています。しかし、それらの最後から2番目の電子層には、アルカリ金属原子とは異なり、18個の電子が含まれています。これらの元素の原子の2つの外側の電子殻の構造は、次の式で表すことができます（ここで、は元素が配置されている周期の数です）。銅のサブグループのすべての要素は、10年要素の最後から2番目のメンバーです。ただし、上記の式からわかるように、それらの原子には、-サブレベルに9個ではなく10個の電子が含まれています。これは、構造が構造よりも安定しているためです（93ページを参照）。表のデータを比較します。 31アルカリ金属に対応する値（表30）を見ると、銅、銀、金の原子半径がメインサブグループの金属の原子半径よりも小さいことがわかります。これにより、検討中の金属の原子化エンタルピーの密度が大幅に高くなり、融点が高くなり、値が大きくなります。小さい原子は格子内により密に配置され、その結果、それらの間の引力は大きくなります。原子の半径が小さいことは、このサブグループの金属のイオン化エネルギーの値がアルカリ金属よりも高いことも説明しています。これにより、両方のサブグループの金属の化学的性質に大きな違いが生じます。銅サブグループの元素は低活性金属です。それらはほとんど酸化されず、逆に、それらのイオンは容易に還元されます。それらは水を分解せず、それらの水酸化物は比較的弱い塩基です。一連の電圧では、それらは水素の後に来ます。同時に、他の元素で安定している18電子層は、ここではまだ完全には安定しておらず、電子を部分的に失う可能性があります。したがって、銅は、一価の陽イオンとともに、二価の陽イオンも形成します。これは、銅のさらに特徴的な特徴です。同様に、金の場合、酸化の程度はよりも特徴的です。しかしながら、その通常の化合物における銀の酸化度は、銀の酸化度を有する化合物であり、知られている。

45.3番目のメインサブグループの要素
周期表の3番目のグループは、非常に多くの化学元素をカバーします。これは、メインサブグループとセカンダリサブグループの元素に加えて、その組成にシリアル番号58〜71（ランタニド）およびシリアル番号90〜103の元素が含まれているためです。（アクチニド）。ランタニドとアクチニドを二次サブグループの要素と一緒に検討します。 3番目のグループのメインサブグループの要素（ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム）は、原子の外側の電子層に3つの電子が存在することを特徴としています。ホウ素原子の2番目に外側の電子層には2つの電子が含まれ、アルミニウム原子には2つの電子が含まれます。化合物では、それらは+3の酸化状態を示します。ただし、原子量が増加すると、酸化度も低くなります。サブグループの最後の元素であるタリウムの場合、酸化状態が+1である最も安定した化合物。原子番号の増加に伴い、他の主要なサブグループと同様に、検討中の元素の金属特性が著しく向上します。したがって、酸化ホウ素は酸性の性質を持ち、アルミニウム、ガリウム、インジウムの酸化物は両性であり、酸化タリウム（III）は基本的な性質を持っています。実際には、3番目のグループの最も重要な元素はホウ素とアルミニウムです。

46.4番目のメインサブグループの要素
周期表の4番目のグループのメインサブグループは、炭素、シリコン、ゲルマニウム、スズ、鉛の5つの元素で構成されています。炭素から鉛に移動すると、原子のサイズが大きくなります。したがって、この場合、電子を付着させる能力、したがって非金属特性が弱まり、電子を放出しやすくなることが期待されるべきである。確かに、金属特性はすでにゲルマニウムに現れていますが、スズと鉛では非金属特性よりも優勢です。したがって、記載されているグループの最初の2つのメンバーのみが非金属であり、ゲルマニウムは金属と非金属の両方に分類され、スズと鉛は金属です。検討中のグループの要素は、酸化状態+2および+4によって特徴付けられます。これらの元素の酸化度が+2に等しい炭素とシリコンの化合物は少なく、比較的不安定です。表28.炭素とその類似体のいくつかの特性

47.5番目のメインサブグループの要素
窒素、リン、ヒ素、アンチモン、ビスマスは、周期表のグループVの主要なサブグループに属しています。原子の外層に5つの電子を持つこれらの元素は、一般に非金属として特徴付けられます。ただし、電子を結合する能力は、グループVIおよびVIIの対応する要素よりもはるかに顕著ではありません。 5つの外部電子が存在するため、このサブグループの要素の最も高い正の酸化は+5であり、負の酸化は-3です。電気陰性度が比較的低いため、検討中の元素の水素との結合は、グループVIおよびVIIの元素の水素との結合よりも極性が低くなります。したがって、これらの元素の水素化合物は、水溶液中で水素イオンを分解せず、したがって酸性の性質を持たない。窒素サブグループの元素の物理的および化学的特性は、以前に検討されたグループで観察されたのと同じ順序でシリアル番号の増加に伴って変化しますが、非金属特性は酸素よりも窒素で顕著ではないため、フッ素、次の要素に行くとこれらの特性の弱体化は、金属特性の出現と成長を伴います。後者はすでにヒ素で顕著であり、アンチモンはそれらと他の特性をほぼ同等に持っており、ビスマスでは、金属特性が非金属特性よりも優勢です。検討対象のサブグループの要素の最も重要なプロパティを表に示します。 27.表27.窒素とその類似体のいくつかの特性

48.有機炭素化合物
炭素化合物（最も単純なもののいくつかを除く）は、自然界ではほとんど動物や植物の生物にのみ見られるか、生命過程に参加するか、生命活動や生物の腐敗の産物であるため、長い間有機化合物と呼ばれてきました。有機化合物とは異なり、砂、粘土、さまざまな鉱物、水、炭素酸化物などの物質、炭酸、その塩など「無生物」に含まれるものは、無機物またはミネラル物と呼ばれます。物質の有機と無機への分割は、特定の特性を持つ有機化合物の独創性の結果として生じました。長い間生体内で生成される炭素含有物質は、原則として無機化合物から合成することはできないと考えられていました。有機物質の形成は、知識にアクセスできない特別な「生命力」の影響によるもので、生物にのみ作用し、有機物質の特異性を決定します。自然についての一種の理想主義的な考えであったこの教義は、生気論と呼ばれていました（ラテン語のvisvitalis-生命力から）。生気論者は、生きている自然の現象の中で、研究することができず、一般的な物理的および化学的法則に従わないいくつかの不思議な力の世界での存在の証拠を見つけようとしました。生気論者の概念は、最初の最も尊敬されている化学者の一人によって最も完全に策定されました XIXの半分世紀-スウェーデンの科学者I.Ya。Berzeliusによる。生気論的見解は、有機物質の性質の研究の進歩を妨げ、科学の発展の過程で反駁されました。 1824年、ベルセリウスの学生であるドイツの化学者F. Wehlerは、シアンNC-CNの無機物質を、それまでシュウ酸HOOC-COOH（それまでは植物。 1828年、ヴェーラーは動物由来の物質の最初の合成を行いました。シアン酸アンモニウムNH4CNOの無機化合物を加熱することにより、尿素（尿素）（NH2）COを取得しました。それまで、この物質は尿からのみ分離されていました。他の有機物質の合成はすぐに実験室の条件下で行われました：1845年にドイツでG. Kolbeが酢酸を合成し、1854年にフランスでM. Berthelotが合成的に脂肪を取得し、1861年にロシアでA.M.Butlerovが糖質等。現在、多くの有機化合物が合成により得られています。さらに、多くの有機物質は、天然物から分離するよりも合成的に入手する方がはるかに簡単で安価であることが判明しました。 20世紀の化学の最大の成功は、単純なタンパク質、つまりホルモンのインスリンと酵素のリボヌクレアーゼの最初の合成でした。このように、生命過程に不可欠な参加者である最も複雑な有機物質であるタンパク質でさえ、合成生産の可能性が証明されました。 F.エンゲルスの定義によると：「生命はタンパク質体の存在の方法です。」有機化合物の合成の発展に伴い、これらの化合物を無機化合物から分離する線は破壊されましたが、名前は「有機化合物»保存されています。生物の現在知られている炭素化合物のほとんどは発生すらしていませんが、人工的に得られています。

49.8番目のサイドグループの要素
周期系の8番目のグループの2番目のサブグループは、d要素の3つのトライアドをカバーします。最初のトライアドはFe、コバルト、ニッケルの元素で構成され、2番目のトライアドはルテニウム、ロジウム、パラジウムで構成され、3番目のトライアドはオスミウム、イリジウム、プラチナで構成されます。検討中のサブグループのほとんどの元素は、原子の外側の電子層に2つの電子を持っています。それらはすべて金属です。外側の電子に加えて、前の未完成の層からの電子も化学結合の形成に関与します。これらの元素は、2、3、4に等しい酸化状態によって特徴付けられます。より高い酸化状態はあまり一般的ではありません。 8番目のグループの元素の物理的および化学的特性を比較すると、最初の大きな期間にある鉄、コバルト、ニッケルは互いに非常に類似しており、同時に、他の2つのトライアド。したがって、それらは通常、鉄のファミリーで分離されています。 8番目のグループの残りの6つの元素は、プラチナ金属の一般名で組み合わされています。

鉄の主な酸化状態は+2と+3です。

200°Cまでの温度で空気中に保存すると、鉄は徐々に酸化物の緻密な膜で覆われ、金属のさらなる酸化を防ぎます。湿気のある空気では、鉄は錆の緩い層で覆われています。これは、金属への酸素と湿気のアクセスとその破壊を妨げません。錆には永久的なものはありません化学組成、おおよそその化学式はFe2O3xH2Oと書くことができます。

鉄は加熱されると酸素と反応します。鉄を空気中で燃焼させるとFe3O4酸化物が形成され、純酸素で燃焼させるとFe2O3酸化物が形成されます。酸素または空気が溶鉄を通過すると、酸化物FeOが形成されます。硫黄と鉄粉を加熱すると硫化物が生成され、その近似式はFeSと書くことができます。

加熱すると、鉄はハロゲンと反応します。 FeF3は不揮発性であるため、鉄は200〜300°Cの温度までフッ素に耐性があります。鉄が塩素化されると（約200°Cの温度で）、揮発性のFe3Cl6ダイマーが形成されます。鉄と臭素の相互作用が室温で、または加熱して臭素蒸気の圧力を上げて進行すると、FeBr3が形成されます。加熱すると、FeCl3、特にFeBr3がハロゲンを分離し、ハロゲン化鉄（II）に変わります。鉄とヨウ素が反応すると、Fe3I8ヨウ化物が生成されます。

加熱すると、鉄は窒素と反応し、窒化鉄Fe3N、リン、リン、FeP、Fe2P、Fe3P、炭素、Fe3C炭化物、シリコン、いくつかのケイ化物、たとえばFeSiを形成します。

高圧では、金属鉄は一酸化炭素（II）COと反応し、液体は通常の条件下で容易に揮発する鉄ペンタカルボニルFe（CO）5を形成します。組成Fe2（CO）9およびFe3（CO）12の鉄カルボニルも知られています。鉄カルボニルは、組成（η5-C5H5）2Feのフェロセンを含む有機鉄化合物の合成の出発物質として機能します。

純金属鉄は、水および希アルカリ溶液中で安定です。金属表面が強い酸化皮膜で不動態化されているため、鉄は冷濃硫酸や硝酸に溶解しません。ホット濃縮硫酸は、より強力な酸化剤であり、鉄と相互作用します。

塩酸と希硫酸（約20％）を使用すると、鉄は反応して鉄（II）塩を形成します。

Fe+2HCl→FeCl2+H2;

Fe+H2SO4→FeSO4+H2。

鉄が約70％の硫酸と相互作用すると、反応が進行して硫酸鉄（III）が形成されます。

2Fe + 6H2SO4→Fe2（SO4）3 + 3SO2+6H2O。

酸化鉄（II）FeOは基本的な特性を持っており、塩基のFe（OH）2に対応します。酸化鉄（III）Fe2O3は両性が弱く、酸と反応するFe（OH）2、Fe（OH）3塩基よりもさらに弱いことに対応します。

2Fe（OH）3 + 3H2SO4→Fe2（SO4）3+6H2O。

水酸化鉄（III）Fe（OH）3は両性が弱く、濃縮アルカリ溶液とのみ反応します。

Fe（OH）3+3KOH→K3。

得られた鉄（III）ヒドロキソ錯体は、強アルカリ性溶液中で安定です。溶液を水で希釈すると、溶液は破壊され、Fe（OH）3が沈殿します。

溶液中の鉄（III）化合物は、金属鉄によって還元されます。

Fe+2FeCl3→3FeCl2。

鉄（II）塩の水溶液の貯蔵中に、鉄（II）の鉄（III）への酸化が観察されます：

4FeCl2 + O2 + 2H2O→4Fe（OH）Cl2。

水溶液中の鉄（II）の塩のうち、モールの塩は安定しています-二重硫酸アンモニウムと鉄（II）（NH4）2Fe（SO4）26H2O。

鉄（III）は、一価のミョウバン型カチオン、例えば、KFe（SO4）2-鉄-カリウムミョウバン、（NH4）Fe（SO4）2-鉄-アンモニウムミョウバンなどと二重硫酸塩を形成することができます。

鉄（III）化合物のアルカリ性溶液に対するガス状塩素またはオゾンの作用下で、鉄（VI）化合物が形成されます-鉄酸塩、例えば、鉄酸カリウム（VI）K2FeO4。強力な酸化剤の作用下での鉄（VIII）化合物の調製に関する報告があります。

溶液中の鉄（III）化合物を検出するには、Fe3 +イオンとSCN–チオシアン酸イオンの定性反応を使用します。 Fe3 +イオンがSCN–アニオンと相互作用すると、真っ赤なチオシアン酸鉄Fe（SCN）3が形成されます。 Fe3 +イオンの別の試薬は、ヘキサシアノ鉄酸カリウム（II）K4（黄色の血液塩）です。 Fe3 +イオンと4-イオンが相互作用すると、プルシアンブルーの明るい青色の沈殿物が沈殿します。

4K4 +4Fe3+→4KFeIII↓+12K+。

ヘキサシアノ鉄酸カリウム（III）K3（赤血球）は、溶液中のFe2+イオンの試薬として機能します。 Fe2 +と3-イオンの相互作用中に、ターンブルブルーの沈殿物が沈殿します。

3K3 +3Fe2+→3KFe2↓+6K+。

興味深いことに、溶液中で平衡が確立されているため、プルシアンブルーとターンブルブルーは同じ物質の2つの形態です。

KFe3↔KFe2。

ニッケルは、原子番号28のD. I. Mendeleevの化学元素の周期系の第4周期である、第8グループの第2サブグループの要素です。これは、記号Ni（lat。Niccolum）で示されます。単体ニッケルは、延性、延性、銀白色の遷移金属です。空気中の常温では、酸化物の薄い保護膜で覆われています。化学的に不活性。

ニッケル原子の外部電子配置は3d84s2です。 Ni（II）の酸化状態はニッケルにとって最も安定しています。

ニッケルは、酸化状態が+2および+3の化合物を形成します。この場合、酸化状態が+3のニッケルは、錯塩の形でしかありません。ニッケル+2化合物については、多くの通常および複雑な化合物が知られています。酸化ニッケルNi2O3は強力な酸化剤です。

ニッケルは高い耐食性を特徴としています-それは空気中、水中、アルカリ中、多くの酸中で安定しています。耐薬品性は、不動態化する傾向があるためです。つまり、表面に緻密な酸化皮膜が形成され、保護効果があります。ニッケルは硝酸に積極的に溶解します。

一酸化炭素COを使用すると、ニッケルは揮発性で毒性の高いカルボニルNi（CO）4を容易に形成します。

微細に分散したニッケル粉末は自然発火性です（空気中で自己発火します）。

ニッケルは粉末状でのみ燃焼します。 2つの酸化物NiOとNi2O3を形成し、それぞれ2つの水酸化物Ni（OH）2とNi（OH）3を形成します。最も重要な可溶性ニッケル塩は、酢酸塩、塩化物、硝酸塩、硫酸塩です。ソリューションは通常、色付きです緑色、および無水塩は黄色または茶黄色です。不溶性の塩には、シュウ酸塩とリン酸塩（緑）、3つの硫化物NiS（黒）、Ni2S3（黄色がかった青銅）、およびNi3S4（黒）が含まれます。ニッケルはまた、多数の配位および複雑な化合物を形成します。たとえば、酸性媒体で透明な赤色を示すニッケルジメチルグリオキシメートNi（C4H6N2O2）2は、ニッケル検出の定性分析で広く使用されています。

硫酸ニッケルの水溶液は緑色をしています。

ニッケル（II）塩の水溶液には、ヘキサアクアニッケル（II）2+イオンが含まれています。これらのイオンを含む溶液にアンモニア溶液を加えると、緑色のゼラチン状物質である水酸化ニッケル（II）が沈殿します。この沈殿物は、ヘキサミンニッケル（II）2+イオンの形成により、過剰量のアンモニアが添加されると溶解します。

ニッケルは、四面体および平らな正方形の構造と複合体を形成します。たとえば、テトラクロロニッケル酸塩（II）2-錯体は四面体構造を持っていますが、テトラシアノニッケル酸塩（II）2-錯体は平面四角形構造を持っています。

定性および定量分析では、ブタンジオンジオキシム（ジメチルグリオキシムとも呼ばれます）のアルカリ性溶液を使用して、ニッケル（II）イオンを検出します。ニッケル（II）イオンと相互作用すると、赤色の配位化合物であるビス（ブタンジオンジオキシマト）ニッケル（II）が形成されます。これはキレート化合物であり、ブタンジオンジオキシマト配位子は二座です。

地球の地殻中のコバルトの質量分率は4×10-3％です。コバルトは鉱物の構成要素です：カロライトCuCo2S4、リネイトCo3S4、コバルタイトCoAsS、スフェロコバルト鉱CoCO3、スマルチンCoAs2、スクッテルダイト（Co、Ni）As3など。合計で約30のコバルト含有鉱物が知られています。コバルトには、鉄、ニッケル、マンガン、銅が含まれています。海水中の含有量は約（1.7）×10-10％です。空気中では、コバルトは300°Cを超える温度で酸化します。

室温で安定な酸化コバルトは、スピネル構造を有する複合酸化物Co3O4であり、その結晶構造では、ノードの一部がCo2 +イオンで占められ、他の部分がCo3+イオンで占められています。 900°Cを超えると分解してCoOを形成します。

高温では、CoO酸化物のα型またはβ型が得られます。

すべてのコバルト酸化物は水素で還元されます。 Co3O4+4H2→3Co+4H2O。

酸化コバルト（III）は、コバルト（II）化合物を焼成することによって得られます。たとえば、2Co（OH）2+O2→Co2O3+H2Oです。

プラチナ（緯度プラチナ）、Pt、メンデレーエフ周期系のグループVIIIの化学元素、原子番号78、原子量195.09; 重い高融点金属。
に化学的特性プラチナはパラジウムに似ていますが、耐薬品性に優れています。熱い王水とのみ反応します：3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2 + 4NO + 8H2O

プラチナは、熱硫酸と液体臭素にゆっくりと溶解します。他のミネラル酸や有機酸とは相互作用しません。加熱すると、アルカリおよび過酸化ナトリウム、ハロゲン（特にハロゲン化アルカリ金属の存在下）と反応します：Pt + 2Cl2 + 2NaCl=Na2。白金は加熱されると、硫黄、セレン、テルル、炭素、シリコンと反応します。パラジウムと同様に、白金は水素分子を溶解できますが、吸収される水素の量は少なく、加熱したときに水素を放出する能力は白金の方が少なくなります。

白金は加熱されると酸素と反応して揮発性酸化物を形成します。次の酸化白金が分離されています：黒色のPtO、褐色のPtO2、赤褐色のPtO3、さらにPt2O3とPt3O4。

白金の場合、水酸化物Pt（OH）2およびPt（OH）4が知られています。それらは、対応するクロロ白金酸塩のアルカリ加水分解によって得られます。たとえば、Na2PtCl4 + 2NaOH = 4NaCl + Pt（OH）2、Na2PtCl6 + 4NaOH = 6NaCl + Pt（OH）4です。これらの水酸化物は両性特性を示します：Pt（OH）2 + 2NaOH = Na2、Pt（OH）2 + 4HCl = H2 + 2H2O、Pt（OH）4 + 6HCl = H2 + 4H2O、Pt（OH）4 + 2NaOH=Na2。

フッ化白金PtF6は、既知のすべての化学化合物の中で最も強力な酸化剤の1つであり、酸素、キセノン、またはNO分子（O2 + PtF6 = O2 +-）を酸化することができます。特に、それの助けを借りて、1962年にカナダの化学者ニールバートレットは最初の本物を受け取りました化合物キセノンXePtF6。

N.バートレットによって発見されたXeとPtF6の相互作用から、XePtF6の形成につながり、不活性ガスの化学が始まりました。 PtF6は、白金を1000°Cで加圧下でフッ素化することにより得られます。 350〜400°Cの常圧および温度で白金をフッ素化すると、フッ化Pt（IV）が得られます。Pt+ 2F2 = PtF4フッ化白金は吸湿性であり、水によって分解します。水との四塩化白金（IV）は、水和物PtCl4 nH2Oを形成します。ここで、n = 1、4、5、および7です。PtCl4を塩酸に溶解することにより、クロロ白金酸HおよびH2が得られます。 PtBr4、PtCl2、PtCl2 2PtCl3、PtBr2、PtI2などのハロゲン化白金が合成されています。白金は、組成2-および2-の複雑な化合物の形成を特徴とします。白金錯体を研究して、A。Wernerは錯化合物の理論を定式化し、錯化合物における異性体の発生の性質を説明しました。

プラチナは最も不活性な金属の1つです。王水を除いて、酸やアルカリには不溶です。プラチナも臭素と直接反応し、臭素に溶解します。

加熱すると、プラチナの反応性が高まります。過酸化物と反応し、大気中の酸素と接触するとアルカリと反応します。細い白金線がフッ素で燃え、放出する多数熱。他の非金属（塩素、硫黄、リン）との反応は起こりにくいです。より強い加熱により、白金は炭素およびシリコンと反応し、鉄族の金属と同様に固溶体を形成します。

その化合物では、白金は0から+6までのほぼすべての酸化状態を示し、そのうち+2と+4が最も安定しています。プラチナは、何百もの化合物が知られている多くの複雑な化合物の形成を特徴としています。

ベリリウムBe、マグネシウムMg、カルシウムCa、ストロンチウムSr、バリウムBa、およびラジウムRaは、元素周期表のグループIIの主要なサブグループを形成します。

表18-要素の特性2Ap/グループ

原子番号	名前	原子質量	電子配置	g/cm3	tpl。 C	t沸騰 C	EO	原子半径、nm	酸化状態
	ベリリウムBe	9,01	2秒2	1,86			1,5	0,113	+2
	マグネシウムMg	24,3	3秒2	1,74	649,5		1,2	0,16	+2
	カルシウムCa	40,08	4秒2	1,54			1,0	0,2	+2
	ストロンチウムSr	87,62	5秒2	2,67			1,0	0,213	+2
	バリウムバ	137,34	6秒2	3,61			0,9	0,25	+2
	ラジウムRa		7秒2	6	700		0,9	–	+2

これらの元素の原子は、外側の電子レベルに2つのs電子を持っています：ns2。化学で。反応では、サブグループの元素の原子は、外部エネルギー準位の両方の電子を容易に放棄し、元素の酸化状態が+2である化合物を形成します。

このサブグループのすべての要素は金属に属しています。カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムはアルカリ土類金属と呼ばれます。

これらの金属は、自然界では自由な状態では見つかりません。最も一般的な元素には、カルシウムとマグネシウムが含まれます。主なカルシウム含有鉱物は、カルサイトCaCO 3（その種類は石灰岩、チョーク、大理石）、無水物CaSO 4、石膏CaSO4∙2H2 O、フルオライトCaF 2、フルオラパタイトCa 5（PO 4）3Fです。マグネシウムは一部です。マグネサイト鉱物のMgCO3、ドロマイトMgCO 3∙CaCo3、カルナライトKCl∙MgCl2∙6H2O。マグネシウム化合物は海水中に大量に含まれています。

プロパティ。ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ラジウムは銀白色の金属です。ストロンチウムは金色です。これらの金属は軽く、カルシウム、マグネシウム、ベリリウムは特に密度が低くなっています。

ラジウムは放射性化学元素です。

ベリリウム、マグネシウム、特にアルカリ土類元素は反応性金属です。それらは強力な還元剤です。このサブグループの金属のうち、ベリリウムはやや活性が低く、これはこの金属の表面に保護酸化膜が形成されているためです。

1.単純な物質との相互作用。すべてが酸素や硫黄と簡単に相互作用し、酸化物や硫酸塩を形成します。

2Be + O 2 = 2BeO

ベリリウムとマグネシウムは加熱されると酸素と硫黄と反応し、残りの金属は通常の条件下で反応します。

このグループのすべての金属は、ハロゲンと簡単に反応します。

Mg + Cl 2 \ u003d MgCl 2

加熱すると、すべてが水素、窒素、炭素、シリコン、その他の非金属と反応します。

Ca + H 2 = CaH 2（水素化カルシウム）

3Mg + N 2 = Mg 3 N 2（窒化マグネシウム）

Ca + 2C = CaC 2（炭化カルシウム）

カリバイトカルシウムは無色の結晶性物質です。さまざまな不純物を含むテクニカルカーバイトは、灰色、茶色、さらには黒色になります。炭化カルシウムは水と分解してアセチレンガスC2H2を生成します。これは重要な化学生成物です。業界：

CaC 2 + 2H 2 O \ u003d Ca（OH）2 + C 2 H 2

溶融金属は他の金属と結合して、CaSn 3、Ca2Snなどの金属間化合物を形成する可能性があります。

2.水と相互作用します。ベリリウムは水と相互作用しません。金属表面の保護酸化皮膜により反応を防止します。マグネシウムは加熱すると水と反応します：

Mg + 2H 2 O \ u003d Mg（OH）2 + H 2

残りの金属は、通常の条件下で水と活発に相互作用します。

Ca + 2H 2 O \ u003d Ca（OH）2 + H 2

3.酸との相互作用。すべてが塩酸および希硫酸と相互作用し、水素を放出します。

Be + 2HCl \ u003d BeCl 2 + H 2

希硝酸は、金属によって主にアンモニアまたは硝酸アンモニウムに還元されます。

2Ca + 10HNO 3（差分）= 4Ca（NO 3）2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

濃硝酸および濃硫酸（加熱なし）では、ベリリウムが不動態化され、残りの金属がこれらの酸と反応します。

4.アルカリとの相互作用。ベリリウムはアルカリの水溶液と相互作用して錯塩を形成し、水素を放出します。

Be + 2NaOH + 2H 2 O \ u003d Na 2 + H 2

マグネシウムおよびアルカリ土類金属はアルカリと反応しません。

5.金属酸化物および金属塩との相互作用。マグネシウムおよびアルカリ土類金属は、酸化物および塩から多くの金属を還元することができます。

TiCl 4 + 2Mg \ u003d Ti + 2MgCl 2

V 2 O 5 + 5Ca = 2V + 5CaO

ベリリウム、マグネシウム、およびアルカリ土類金属は、それらの塩化物の溶融物の電気分解によって、またはそれらの化合物の熱還元によって得られます。

BeF 2 + Mg = Be + MgF 2

MgO + C = Mg + CO

3CaO + 2Al \ u003d 2Ca + Al 2 O 3

3BaO + 2Al = 3Ba + Al 2 O 3

ラジウムは、水銀カソードを備えたRaCl 2の水溶液の電気分解によって、水銀との合金の形で得られます。

レシート：

1）金属の酸化（過酸化物を形成するBaを除く）

2）硝酸塩または炭酸塩の熱分解

CaCO3-t°\u003dCaO + CO 2

2Mg（NO 3）2-t°\ u003d 2MgO + 4NO 2 + O 2

水の硬度の測定は実用上非常に重要であり、工学、産業、農業で広く使用されています。

地殻に含まれるカルシウム塩やマグネシウム塩と相互作用すると、水は固くなります。炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムの溶解は、土壌の二酸化炭素がこれらの塩と相互作用するときに起こります。

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \ u003d Ca（HCO 3）2

MgCO 3 + CO 2 + H 2 O \ u003d Mg（HCO 3）2

得られた重炭酸塩は地下水に溶解します。石膏CaSO4

水にわずかに直接溶ける。

区別 一時的、永続的および一般的な剛性。

一時的な、または炭酸塩の硬度水中に可溶性の重炭酸カルシウムとマグネシウムが存在するため。この剛性は、沸騰させることで簡単に取り除くことができます：t 0

Ca（HCO 3）2 \ u003d CaCO 3 + H 2 O + CO 2

Mg（HCO 3）2 \ u003d MgCO 3 + CO 2 + H 2 O

恒久的な水の硬度カルシウムとマグネシウムの塩が含まれているため、沸騰しても沈殿しません（硫酸塩と塩化物）。一時的な剛性と永続的な剛性の合計は次のとおりです。 総水の硬度。これは、1リットルの水に含まれるCa2+およびMg2+イオンのミリモル当量の合計数（mmol / l）、または1リットルの水に含まれるCa2+およびMg2+のモル質量当量の1000分の1（mmol / l）によって決まります。 mg / l）。

注：水の硬度に関連する計算では、E（Ca 2+）\ u003d 1 / 2Ca 2+およびE（Mg 2+）\ u003d 1/2 Mg 2+、およびMe（Ca 2 +）\ u003d 1 / 2MCa2+イオン=20g / molおよびMe（Mg 2+）=½MMg2+イオン=12 g/mol。次に、0.02 gは、0.001molまたは1mmolのCa2+当量の質量です。

総硬度の値によると、水は次のように分類されます。

1.ソフト（< 4 ммоль/л),

1.ミディアムハード（4-8 mmol / l）、

2.ハード（8〜12 mmol / l）、

3.非常に硬い（> 12mmol / l）。

硬水は、多くの分野や産業の技術プロセスには適していません。蒸気ボイラーが硬水で作動しているとき、その加熱された表面はスケールで覆われています。スケールは熱をうまく伝導しません、まず第一に、ボイラー自体の操作は不経済になります。すでに1mmの厚さのスケールの層は、燃料消費量を約5％増加させます。さらに、水から絶縁されたボイラーの壁は、非常に高温になる可能性があります。この場合、壁が酸化して以前の強度を失い、ボイラーの爆発につながる可能性があります。硬水の使用は消費を増やします洗剤、石鹸の消費に関連する衣服の洗浄、髪の毛の洗浄、およびその他の操作を困難にします。これは、石鹸の一部である二価金属と有機酸の塩が不溶性であるためです。そのため、一方では洗浄対象物が汚染され、他方では石鹸が非生産的に浪費されます。

水の硬度を下げるにはいくつかの方法があります。

1）沸騰（一時的な硬度のみ）;

2) 化学的方法（Ca（OH）2、Na 2 CO 3、（NaPO 3）6またはNa 6 P 6 O 18、Na 3 PO 4などを使用）

3）アデュモシリケートを使用したイオン交換法：

Na 2 H 4 Al 2 Si 2 O 10 + Ca（HCO 3）2 = CaH 4 Al 2 Si 2 O 10 + 2NaHCO 3

Na 2 H 4 Al 2 Si 2 O 10 + CaSO 4 = CaH 4 Al 2 Si 2 O 10 + Na 2 SO 4

酸性または塩基性の官能基を含む高分子有機物質であるイオン交換樹脂を使用します。

陽イオン交換器は、水を柔らかくするためにも使用されます。たとえば、硬水をRNaタイプの陽イオン交換体に通すと、次のイオン交換プロセスが発生します。

2RNa + Ca 2+ \ u003d R 2 Ca + 2Na +

2RNa + Mg 2+ \ u003d R 2 Mg + 2Na +

最良の方法水の軟化はその蒸留です。

水の硬度は、分析化学の一分野である定量分析の滴定法を使用して決定されます

トピックの同化を制御するタスク

1. 2.12 gの炭酸ナトリウムを使用して、2リットルの水から重炭酸カルシウムと重炭酸マグネシウムを沈殿させました。水の硬度を決定します。

2.水の炭酸塩硬度は40mg/l相当です。この水120リットルを沸騰させると、炭酸カルシウムとヒドロキソ炭酸マグネシウムの混合物の沈殿物216.8gが放出された。混合物の各成分の質量を決定します。

3.硬水には、50mg/lの重炭酸カルシウムと15mg/lの硫酸カルシウムが含まれています。このような水1m3を柔らかくするには、（質量で）どのくらいの炭酸ナトリウムが必要ですか？

4.500mlの水にどのくらいの量のリン酸ナトリウムを加える必要がありますか。 5ミリモル相当の炭酸塩硬度を排除するには？

5.重炭酸マグネシウム14.632gを含む100リットルの水の硬度を計算しますか？

6.錯量法で水の硬度を測定する場合、100mlの水を滴定するのに5mlの0.1Nが必要でした。 TrilonBソリューション。水の硬度を計算します。

7.12.95gの水酸化カルシウムを100リットルの硬水に加えました。水の炭酸塩硬度はどのくらい低下しましたか？

8.1リットルあたり1gの硫酸カルシウムを含む硬水に過剰のソーダを加えました。原水の硬度はmg/l当量で何ですか。そのような水1m3から硬度が完全に除去された後、何グラムの堆積物が落下しますか？

9. 廃水化学プラントには、1リットルに5gの硝酸カルシウムm2gが含まれています食卓塩。この水の硬度はミリモル/リットルで何ですか。硬度を完全になくすために、このような水10リットルにどのような物質と量を加える必要がありますか？

10.ミネラルウォーター「ナルザン」には、1リットルあたり0.3394gのカルシウムと0.0884gのマグネシウムがイオンの形で含まれています。ナルザンの総硬度はミリモル/リットルで何ですか？硬度を完全に取り除くために、1立方メートルのナルザンにどのような物質と量を加える必要がありますか？

11. 100リットルの水に15.9gの無水ソーダを加えて除去する必要がある場合の水の硬度（ミリモル/ l）はどれくらいですか？

12. 600リットルの水に65.7gの重炭酸マグネシウムと61.2の硫酸カリウムが含まれていることを知って、水の硬度を計算します。

13.石膏の水への溶解度は810-3 mol/lです。そのような（飽和した）溶液の硬度はmg / lで何ですか？その硬度を完全になくすために、そのような水1立方メートルにどのような物質と量を加える必要がありますか？

14.重炭酸カルシウムを含む250mlの水を沸騰させたとき、沈殿物の重さは3.5mgでした。水の硬度はどれくらいですか？

15. 8mlの0.05Nを使用して200mlの水を滴定した場合は、炭酸塩の硬度を決定します。 HCl溶液。

1）典型的な酸化剤
2）遷移元素
3）*-要素

1）ガス状物質、無色無臭
2）室温での液体
3）金属

2）外側のレベルごとに2つの電子
3）完全に満たされた外側のレベル

1）2つの外部電子を失い、陽イオンを形成する能力
酸化状態+2
酸化状態+1
3）外部レベルごとに1つの電子を獲得し、形成する能力
酸化状態-1の陰イオン

1）非常に難しい
2）地球の地殻で最も一般的
3）放射性

1）空気中で自然発火する
2）水中に保管
3）灯油に保管
これらの金属はすべて...
1）典型的な絶縁体
2）強力な還元剤
3）酸化剤

1）組成Me2O2の過酸化物
2）組成Me2Oの酸化物

t hv
1）K2O2 + 2K === 2K2O 3）2KO2 + O3 === K2O + 3O2
t
2）KO2 + 3K === 2K2O

形にする…
1）水酸化物
2）水和物
3）水素化物

1）水素化物と酸素
2）アルカリと水素
3）過酸化物と水素

1）KSO4
2）KHSO4
3）K2SO4

1）金属の応力系列の中でHの後にあるもの
2）金属の応力系列のどれがNまでであるか
3）全員が応答します

1）アルとナ
2）KとNa
3）KとMn

1）銀と鉄
2）塩化第二鉄と銀
3）硝酸銅（I I）と銀

a）Na+H2→
b）NaO2+H2O→

1.周期表のグループIのメインサブグループのすべての要素は...に属します。
3）*-要素
2.水素とヘリウムを除くすべての*-元素は...
3）金属
3.アルカリ元素の原子は...
1）外側のレベルごとに1つの電子
4.アルカリ元素の原子は...

2）単一の外部電子を失い、陽イオンを形成する能力
酸化状態+1

5.グループIを完了するフランシウスは...

3）放射性
6.すべてのs-金属は非常に活性が高いため、..。

3）灯油に保管
7. s-金属の外部電子は他の元素に容易に通過するため、これらの金属はすべて...
2）強力な還元剤

8.すべてのアルカリ金属は酸素雰囲気で燃焼し、...を形成します。

3）Me2O2過酸化物およびMe2O酸化物
9.反応の結果として酸化カリウムを得ることができます...

T
2）KO2 + 3K === 2K2O

10.すべての*-金属はすでにわずかな加熱で水素と結合します、
形にする…
3）水素化物
11.アルカリ金属が水と相互作用すると、それらは形成されます...

2）アルカリと水素

12.硫酸カリウムは次の式の物質です...

3）K2SO4
13.メインサブグループのグループIの金属は、酸と相互作用します。

3）全員が応答します
14.最も類似した特性を持つ金属のペア：
2）KとNa

15.置換反応は...の間で可能です。
4）硝酸銀と鉄
IタスクI：変換を実行し、対応する反応式を書き留めます。
Na→Na2O2→NaO2→Na2CO3→NaCl

Na2O2 + Na = Na2O

Na2O + CO2 = Na2CO3

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2

I I Iタスク：反応方程式を完成させる
a）2Na+H2→2NaH
b）Na2O+H2O→2NaOH

1.周期表のグループIのメインサブグループのすべての要素はに属します
3）*-要素
2.水素とヘリウムを除くすべての*-元素は...
3）金属
3.アルカリ元素の原子は...
1）外側のレベルごとに1つの電子
4.アルカリ元素の原子は...
2）単一の外部電子を失い、陽イオンを形成する能力
酸化状態+1
5.グループIを完了するフランシウスは...

3）放射性
6.すべてのs-金属は非常に活性が高いため、..。

ここに正しい答えはありません：リチウムは空気中で発火せず、灯油に貯蔵することはできませんが、おそらくそれを残します、他の金属についてはそれは真実です
3）灯油に保管
7. *-金属の外側の電子は他の元素に簡単に通過するので、
これらの金属はすべて...
2）強力な還元剤
8.すべてのアルカリ金属は酸素雰囲気で燃焼し、...を形成します。
3）Me2O2過酸化物とMe2O酸化物。ただし、すべての人に適しているわけではありません。
9.反応の結果として酸化カリウムを得ることができます

2）KO2 + 3K === 2K2O
10.すべての*-金属はすでにわずかな加熱で水素と結合し、形成します...
3）水素化物
11.アルカリ金属が水と相互作用すると、それらは形成されます...
2）アルカリと水素
12.硫酸カリウムは次の式の物質です...
3）K2SO4
13.メインサブグループのグループIの金属は、酸と相互作用します。
3）全員が応答します
14.最も類似した特性を持つ金属のペア：
2）KとNa
15.置換反応は...の間で可能です。
4）硝酸銀と鉄
IタスクI：変換を実行し、対応する反応式を書き留めます。
Na→Na2O2→NaO2→Na2CO3→NaCl
2Nа+О2=Nа2О2

Na2O2 + 2Na \ u003d 2Na2O

Na2O + CO2 = Na2CO3

Na2CO3 + 2HCl \ u003d 2NaCl + CO2 + H2O
I I Iタスク：反応方程式を完成させる
a）2Na+H2→2NaH
b）2NаО2+Н2О→NaOH + NaHO2 + O2