アルカリ金属とその化合物
カメレオン先生アルカリ金属は1価の陽イオンになりやすいから、水と反応するとすぐH⁺を奪ってH₂を出すよ。炎の色で金属の種類が見分けられるのも覚えておこう。
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- アルカリ金属（Li・Na・Kなど）は最外殻電子が1個で、1価の陽イオン（新しいタブで開きます）になりやすく、反応性が高い金属である。
- 単体（新しいタブで開きます）は水と激しく反応し、水素を発生させながら強塩基（新しいタブで開きます）の水酸化物（新しいタブで開きます）の水溶液になる。
- 炎色反応はLiが赤、Naが黄、Kが紫（赤紫）で、金属イオンの種類を見分ける手がかりになる。
詳しく
アルカリ金属の性質
周期表1族のうち水素を除いた元素をアルカリ金属と呼び、リチウムLi・ナトリウムNa・カリウムKなどが代表例だ。最外殻の電子を1個だけ持ち、これを手放して1価の陽イオンになりやすいという共通点がある。
単体はどれもやわらかく、融点（新しいタブで開きます）が低く、密度（新しいタブで開きます）も金属の中では小さい。空気中の酸素や水分とすぐに反応してしまうため、ナトリウムやカリウムの単体は灯油の中に保存する。
周期表を下にいくほど最外殻電子が原子核から離れ、電子を手放しやすくなるため、反応性はLi＜Na＜Kの順に大きくなる。カリウムを水に入れると反応熱で発生した水素に火がつくほど激しく反応する。
例：ナトリウムと水の反応
ナトリウムの小片を水に入れると、2Na+2H₂O→2NaOH+H₂↑という反応が起こる。ナトリウムは反応熱で融けて球状になり、発生した水素に押されて水面を動き回りながら溶けていく。
反応後の水溶液には水酸化ナトリウムNaOHができるため、フェノールフタレイン液を加えると赤色に変わり、強い塩基性を示すことが確かめられる。
2.3gのナトリウム（モル質量（新しいタブで開きます）23g/mol）を十分な量の水に入れたときに発生する水素の体積を標準状態で求めてみよう。ナトリウムの物質量は2.3÷23＝0.1molで、反応式の係数（新しいタブで開きます）比2Na：H₂＝2：1からH₂は0.05mol生じる。標準状態の気体のモル体積22.4L/molを使うと、0.05×22.4＝1.12Lの水素が発生する。
炎色反応と化合物の利用
アルカリ金属の化合物を白金線につけてガスバーナーの炎に入れると、含まれる金属イオンに固有の色がつく。これを炎色反応といい、Liは赤、Naは黄、Kは紫（赤紫）だ。花火の色づけにもこの性質が使われている。
水酸化ナトリウムNaOHは白色の固体で、空気中の水分を吸って溶ける潮解性を持ち、強い塩基として工業的にも広く使われる。炭酸ナトリウムNa₂CO₃（ソーダ灰）はソルベー法という工業的製法でつくられ、古くからガラスや洗剤の原料として使われてきた。
炭酸水素ナトリウム（新しいタブで開きます）NaHCO₃（重曹）を加熱すると2NaHCO₃→Na₂CO₃+H₂O+CO₂のように分解し、発生する二酸化炭素（新しいタブで開きます）を利用してふくらし粉や胃腸薬に使われている。
確認問題
確認問題（解答用紙）
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/alkali-metals-and-compounds/?from=print#quiz
2.3gのナトリウム（モル質量23g/mol）を十分な量の水に入れて反応させた。発生する水素は標準状態で何Lか。
答え：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
正解：1.12
ナトリウムの物質量は2.3÷23＝0.1mol。反応式2Na+2H₂O→2NaOH+H₂↑の係数（新しいタブで開きます）比2：1からH₂は0.05molでき、22.4L/molをかけて0.05×22.4＝1.12L。ナトリウムNaの炎色反応の色として正しいものはどれか。
- ◯ 緑
- ◯ 黄
- ◯ 赤
- ◯ 紫（赤紫）
正解：黄
アルカリ金属の炎色反応は、Liが赤、Naが黄、Kが紫（赤紫）である。ナトリウムの黄色は食塩を含む調味料をガスの炎に入れたときにも見られる。ナトリウムの単体を灯油の中に保存する理由として正しいものはどれか。
- ◯ 空気中の酸素や水分とすぐに反応してしまうから
- ◯ 色が変わるのを防ぐため
- ◯ 炎色反応を起こさせないため
- ◯ 密度を軽くするため
正解：空気中の酸素や水分とすぐに反応してしまうから
アルカリ金属の単体（新しいタブで開きます）は反応性が高く、空気中の酸素や水分とすぐに反応してしまうため、水や空気に触れないように灯油の中に保存する。炭酸水素ナトリウム（重曹）NaHCO₃を加熱すると発生する気体と、その性質を利用した身近な使われ方の組み合わせとして正しいものはどれか。
- ◯ 窒素・消火剤
- ◯ 二酸化炭素・ふくらし粉や胃腸薬
- ◯ 酸素・漂白剤
- ◯ 水素・乾燥剤
正解：二酸化炭素・ふくらし粉や胃腸薬
2NaHCO₃→Na₂CO₃+H₂O+CO₂という反応で二酸化炭素（新しいタブで開きます）が発生し、この性質がふくらし粉や胃腸薬に利用されている。
単元のポイント
- アルカリ金属 周期表1族のLi・Na・K・Rb・Csなど。最外殻電子1個で1価の陽イオンになりやすい、やわらかく軽い金属
- 単体と水の反応 2Na+2H₂O→2NaOH+H₂↑のように、水素を発生しながら強塩基の水溶液になる
- 炎色反応 Li＝赤、Na＝黄、K＝紫（赤紫）。白金線につけて炎に入れ、発色で金属の種類を見分ける
- 炭酸水素ナトリウム（新しいタブで開きます） 重曹。加熱すると2NaHCO₃→Na₂CO₃+H₂O+CO₂のように分解し、ふくらし粉や胃薬に使われる