高校化学　無機化学

G1. 金属元素（アルカリ金属・アルカリ土類金属・遷移金属）

(1) アルカリ金属（1 族）

• Li, Na, K, Rb, Cs
• 性質：柔らかい・密度小さい・反応性が極めて大きい
• 水と激しく反応して H₂ 発生： \[ \mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2} \]
• 炎色反応：Li（赤）、Na（黄）、K（紫）

(2) アルカリ土類金属（2 族）

• Mg, Ca, Sr, Ba
• アルカリ金属よりは反応性が小さい
• Ca, Sr, Ba も水と反応し H₂ 生成
• 炎色反応：Ca（橙赤）、Sr（紅）、Ba（緑）

(3) 遷移金属

• 特徴：多くの酸化数、錯体形成、着色イオン
• 代表的錯イオン： \[ \mathrm{[Cu(NH_3)_4]^{2+}},\ \mathrm{[Fe(CN)_6]^{3-}} \]
• 代表例：
  • Fe²⁺（淡緑） / Fe³⁺（黄褐）
  • Cu²⁺（青）
  • Cr₂O₇²⁻（橙） / CrO₄²⁻（黄）

G2. 非金属元素（ハロゲン・酸素・硫黄・窒素・リン・炭素・ケイ素）

(1) ハロゲン（17 族）

• F₂：淡黄色の気体、強酸化剤
• Cl₂：黄緑色の気体、殺菌作用
• Br₂：赤褐色の液体
• I₂：黒紫色の固体（昇華しやすい）

(2) 酸素 O₂ とオゾン O₃

• O₂：燃焼を助ける（支燃性）
• O₃：強い酸化力をもつ淡青色気体

(3) 硫黄 S

• S₈ の環状構造
• SO₂：還元性も酸化性も示す
• H₂S：腐卵臭、弱酸性

(4) 窒素 N₂・アンモニア NH₃

• N₂：三重結合で安定、反応しにくい
• NH₃：刺激臭、塩酸で白煙（NH₄Cl） \[ \mathrm{NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl} \]

(5) リン P（黄リン・赤リン）

• 黄リン：非常に反応性が高く毒性が強い
• 赤リン：安定でマッチ頭薬などに使用

(6) 炭素 C（黒鉛・ダイヤモンド）

• 黒鉛：電気を通す、潤滑剤
• ダイヤモンド：硬く、電気を通さない

(7) ケイ素 Si

• Si：半導体として重要
• SiO₂（石英）：硬い、酸に溶けにくい
• ガラスの主成分：Na₂O–CaO–SiO₂

G3. 代表的な無機化合物の性質

(1) 水 H₂O

• 極性分子（水素結合）
• 比熱が大きい
• 4℃で密度最大

(2) アンモニア NH₃

酸と反応してアンモニウム塩に： \[ \mathrm{NH_3 + H^+ \rightarrow NH_4^+} \]

(3) 塩化水素 HCl

水に溶けて強酸 \[ \mathrm{HCl \rightarrow H^+ + Cl^-} \]

(4) 二酸化炭素 CO₂

• 石灰水を白濁（CaCO₃）
• 炭酸水の酸性 \[ \mathrm{CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3} \]

(5) 一酸化窒素 NO・二酸化窒素 NO₂

• NO：無色、空気で NO₂ になる
• NO₂：赤褐色の刺激臭

(6) 二酸化硫黄 SO₂

• 刺激臭、還元剤
• K₂Cr₂O₇ を還元して緑色の Cr³⁺ に

G4. 水酸化物・酸化物・塩の性質

(1) 水酸化物の溶解性

• NaOH, KOH：強塩基でよく溶ける
• Ca(OH)₂：水に少し溶ける（石灰水）
• Al(OH)₃, Zn(OH)₂：両性（水酸化物・酸にも塩基にも溶ける）

(2) 両性元素（Al, Zn, Sn, Pb）

例： \[ \mathrm{Al(OH)_3 + OH^- \rightarrow [Al(OH)_4]^-} \]

(3) 酸化物の性質

• 金属酸化物：塩基性（例：Na₂O, CaO）
• 非金属酸化物：酸性（例：SO₂, CO₂）

(4) 塩の水溶液の性質

• 強酸 × 強塩基 → 中性（NaCl）
• 強酸 × 弱塩基 → 酸性（NH₄Cl）
• 弱酸 × 強塩基 → 塩基性（CH₃COONa）

参考URL

 

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