【高校化学】無機物質 - 理数の散策路

周期律と周期表

周期律とは、元素を原子番号の順に並べたときに、性質の似た元素が周期的に現れることです。周期律に基づいて元素を分類した表を周期表と呼びます。

族：周期表の縦の並びで、第１～18族までの18の族からなる。
周期：周期表の横の並びで、第１～７周期までの７つの周期からなる。
典型元素：１､２族および12～18族の元素。
同族元素の価電子の数が等しく、化学的性質が似ている。
族番号が大きい（小さい） ⇒ 陰イオン（陽イオン）になり易い
周期番号が大きい（小さい） ⇒ 陽イオン（陰イオン）になり易い
遷移元素：３～11族の元素。金属元素。
同族元素よりも、横の元素同士との化学的性質が似ている。

典型元素の周期表は以下になります。

ハロゲンは、価電子が７個で、１価の陰イオンになり易い性質を持ちます。ハロゲンの元素の特徴は以下になります。

フッ素	$\mathrm{ F_2}$	気体・淡黄色、水と激しく反応、ハロゲン化水素（$\mathrm{HF}$）は弱酸
塩素	$\mathrm{ Cl_2}$	気体・黄緑色、水と一部が反応、ハロゲン化水素（$\mathrm{HCl}$）は強酸
臭素	$\mathrm{ Br_2}$	液体・赤褐色、水と僅かに反応、ハロゲン化水素（$\mathrm{HBr}$）は強酸
ヨウ素	$\mathrm{ I_2}$	個体・黒紫色、水に溶けない、ハロゲン化水素（$\mathrm{HI}$）は強酸

16族の元素の性質は以下になります。

15族の元素と化合物の性質は以下になります。

窒素	$\mathrm{N_2}$	無色・無臭の気体、常温では化学的に不活発
リン	$\mathrm{P}$	黄リン・赤リンなどの同素体

14族の元素と化合物の性質は以下になります。

炭素	$\mathrm{C}$	ダイヤモンド・黒鉛・フラーレンなどの同素体
ケイ素	$\mathrm{Si}$	ダイヤモンド型の共有結合結晶

13族の元素の特性は以下になります。

２族の元素（$\mathrm{Be,Mg,Ca,Sr,Ba}$）の特性は以下になります。

イオン化傾向が大きく、２価の陽イオンになり易い
$\mathrm{Ca^{2+},Sr^{2+},Ba^{2+}}$ は常温、$\mathrm{Mg}$ は高温で水と反応して $\mathrm{H_2}$ を発生する

１族の元素（$\mathrm{Li,Na,K,Rb,Cs}$）の特性は以下になります。

主な気体の製造方法は以下になります。

酸素：
塩素酸カリウムの分解：$\mathrm{2KClO_3\to 2KCl+3O_2}$↑
過酸化水素水の分解：$\mathrm{2H_2O_2\to 2H_2O+O_2}$↑
水素：
亜鉛に希硫酸を加える：$\mathrm{Zn+H_2SO_4\to ZnSO_4+H_2}↑$
塩素：
二酸化マンガンと濃塩酸を加熱：$\mathrm{MnO_2+4HCl\to MnCl_2+2H_2O+Cl_2}$↑
窒素：
亜硝酸アンモニウムの熱分解：$\mathrm{NH_4NO_2\to 2H_2O+N_2}$
塩化水素：
塩化ナトリウムと濃硫酸を加熱：$\mathrm{NaCl+H_2SO_4\to NaHSO_4+HCl}$↑

主な沈殿反応は以下になります。

系統分析とは、２種類以上の陽イオンの混合溶液を一定の手順で分離することです。主な手順は以下になります。

－	手順	沈殿物
１	塩化物として $\mathrm{HCl}$ を加える	$\mathrm{Ag^+,Pb^{2+},Hg_2^{2+}}$（塩化物）
２	硫化物として１のろ液に$\mathrm{H_2S}$ を加える	$\mathrm{Cu^{2+},Ag^+, Cd^{2+},Pb^{2+}}$（硫化物）
３	水酸化物として２のろ液を煮沸して $\mathrm{H_2S}$ を追出し、少量の $\mathrm{HNO_3}$ と十分な $\mathrm{NH_3}$ を加える	$\mathrm{Fe^{3+},Al^{3+}, Cr^{3+}}$（水酸化物）
４	硫化物として３のろ液に $\mathrm{H_2S}$ を加える	$\mathrm{Zn^{2+},Ni^{2+},Mn^{2+}}$（硫化物）