化学無機物質理科

リチウムイオン電池で話題のリチウムも含む「アルカリ金属」とは?その特徴と豊富な用途を未来の科学者ライターが解説!

よぉ、桜木建二だ。「アルカリ金属」とは、周期表の一番左に存在する1族元素の中から「水素」を除いた6元素のことを指すんだ。その6元素とは、何だか知っているか?
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)の6元素が正解だ!

これらの元素は互いに似た性質を持っているんだが、今日はこの6元素について、実験大好き未来の科学者ライターHaruと一緒に解説していくぞ!

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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ライター/Haru

化学グランプリに挑戦した経験もある、実験が大好きな学生ライター。子どもの頃、元素周期表をポケモンと一緒に覚えてから、物質を見ると化学式が一緒に見えてくる生活を送っている。アインシュタインとニュートンを尊敬しており、彼らの偉業や化学の面白さを分かりやすく伝えていきたい。将来は研究員になって実験を生業とするのが夢。

アルカリ金属とは

まず、アルカリ金属の6元素、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)が持つ、互いに似た性質について解説しましょう。

1価の陽イオンになりやすい

アルカリ金属は、すべて原子に価電子を1つ持っているのですが、イオン化エネルギーが小さいため、電子を1個放出して1価の陽イオンになりやすい性質を持っています。

水と激しく反応する

水と激しく反応する

image by Study-Z編集部

前述の通りイオンになりやすい性質を持つアルカリ金属は、水と激しく反応する性質を持っており、例えばカリウムと水が反応すると、水酸化カリウムと水素が発生します。

また、この反応は発熱反応で、その発熱量は水素を引火させてしまうほどの量なので結果的に爆発が起こるのです。

このように、アルカリ金属は水と激しく反応し、爆発する性質があります。

非常に酸化しやすい

非常に酸化しやすい

image by Study-Z編集部

アルカリ金属は酸素とも反応しやすい性質を持っています。アルカリ金属は名前の通り金属ですが、その外皮は常に酸素によって酸化されてしまうため、金属光沢を失ってしまうのですが、例えばナトリウムの塊をナイフで切ると、切断面が即座に酸化されて、白色に変色してしまうのです。

このように、アルカリ金属は非常に酸化しやすいため、保存するときは石油の中に沈めて保存します。

炎色反応を示す

アルカリ金属を含む化合物は、高温で加熱すると特有の炎色反応を示すのですが、リチウムは赤、ナトリウムは黄色、カリウムは赤紫、ルビジウムは紅紫、セシウムは青色に炎が変色します。

この炎色反応は花火にも利用されているのです。火薬にアルカリ金属などの化合物を混ぜて、空中で爆発させ、炎色反応を起こすことで、火に様々な色をつけています。

黄色い花火が挙がったら、その花火玉にはナトリウムが使われているのです。

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