高等学校化学I/金属元素の単体と化合物/アルカリ金属/単体

出典: フリー教科書『ウィキブックス(Wikibooks)』
ナビゲーションに移動 検索に移動
金属元素 アルカリ金属元素 2族元素 典型金属 遷移金属
  単体 化合物      

単体[編集]

リチウムの保存.
リチウムは密度が灯油よりも軽いため、リチウムは灯油に浮く。
切断したカリウム

水素以外の周期表1族の原子のことをアルカリ金属という。

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、アルカリ金属である。

アルカリ金属の単体は、いずれも銀白色の固体である。融点が低くやわらかい金属で、カッターで簡単に切断することができる。

アルカリ金属の原子は価電子を1個もち、1価の陽イオンになりやすい。

このため、アルカリ金属の原子は酸化されやすいので、天然には単体の状態では存在せず、塩として存在する。

単体を得るには、化合物の融解塩電解を行う。加熱して融解させた化合物に電極を入れ、電気分解を行うと、陰極側に金属の単体が析出する。

X+ + e- → X↓ (XはLi、Na、Kなど)

アルカリ金属は反応性が高く、還元性も高い。アルカリ金属は常温で空気中の酸素や水と簡単に反応する。特に水とは、アルカリ金属は常温で水と反応して水素を発生しながら激しく反応し、反応後の溶液は強塩基性の水溶液になる。

4X + O2 → 2X2O
2X + 2H2O → 2XOH + H2↑ (XはLi、Na、Kなど)

そのため、アルカリ金属の単体を保存する際には、空気中の酸素や水との反応をふせぐために石油中(灯油)に保存する。リチウムは石油よりも軽いため、石油に浮く。また、単体は素手で触れず、必ずピンセットなどを用いて扱う。

アルカリ金属の単体の性質
元素名 元素記号 融点(℃) 沸点(℃) 密度(g/cm3 炎色反応
リチウム Li 180 1347 0.53
ナトリウム Na 98 883 0.97
カリウム K 64 774 0.86 赤紫
ルビジウム Rb 39 688 1.53
セシウム Cs 28 678 1.87

イオンは炎色反応を示し、白金線にイオン水溶液をつけガスバーナーの炎に入れると、リチウムイオンでは赤色に、ナトリウムイオンでは黄色に、カリウムでは赤紫色にそれぞれ炎が色づく。

リチウムの炎色反応 ナトリウムの炎色反応 カリウムの炎色反応
Li Na K