P ブロック元素の元素および化合物の特性と反応 - セッション 1

アンモニウム塩の熱分解。同素体。オキソ酸。第 3 族 A ハロゲン化物の電子欠乏。第 3 族 A ハロゲン化物の酸性、塩基性、または両性の性質。オキソ酸。

熱分解とは、物質を高温に加熱するとより単純な物質に分解されるプロセスです。熱分解は、物質に供給される熱エネルギーが、その分子を結合している結合を破壊するのに必要なエネルギーを超えたときに発生します。物質が吸収したエネルギーによって分子がより激しく振動し、最終的に結合が破壊され、より単純な物質が放出されます。たとえば、アンモニウム塩は加熱すると他の化合物に分解します。

アンモニウム塩の熱分解は、 NH₄⁺そして塩の中の陰イオン。分解は高温下で起こります。反応生成物は、特定のアンモニウム塩と反応条件によって異なります。例えば、 NH₄Cl338℃を超える温度に加熱すると熱分解を起こす可能性があります。それは形成する NH₃そして HCl製品として。

同様に、 (NH4)2SO4加熱すると熱分解して NH₃、 SO₂そして水蒸気。炭酸アンモニウムは加熱すると分解して NH₃、 CO₂そして水蒸気。硝酸アンモニウムの分解生成物は窒素ガスと水蒸気です。

亜硝酸アンモニウムが分解すると亜酸化窒素ガスと水蒸気が発生します。クロム酸アンモニウムの分解で生成される可能性のある生成物は何でしょうか?。クロム酸アンモニウムは加熱すると分解して窒素ガス、酸化クロム、水蒸気を生成します。

同素性とは、いくつかの化学元素や化合物が複数の形で存在する性質のことです。これらの複数の形態は同素体と呼ばれます。同素体は、同じ原子または分子で構成されているにもかかわらず、物理的および化学的特性が異なります。たとえば、ダイヤモンドとグラファイトはどちらも炭素の同素体です。

グラファイトは純粋に炭素原子で構成されています。ダイヤモンドは何でできているか考えたことがありますか？。ダイヤモンドも純粋に炭素原子で構成されています。しかし、ダイヤモンドとグラファイトはどちらも純粋に炭素原子で構成されているのに、なぜそれらの特性は互いに異なるのでしょうか。ダイヤモンドは透明で硬いです。コストもかかります。一方、グラファイトは安価で、色は濃い灰色から黒です。この質問に対する答えは非常に簡単です。ダイヤモンドとグラファイトはどちらも炭素の同素体です。両者の炭素原子の配列は異なります。

グラファイトとダイヤモンドの原子の配列を見てみましょう。グラファイトでは炭素原子は六角形の環の形をしています。これらのリングは層状に配置されています。一方、ダイヤモンドでは炭素原子は四面体状に配列されています。このため、それぞれの特性は異なります。グラファイトは柔らかく、ダイヤモンドは硬いです。グラファイトは電気の良導体です。ダイヤモンドは電気の伝導率が悪い。

ここで、同素体のさらなる例をいくつか見てみましょう。酸素には主に 2 つの同素体があります。これらは酸素ガスとオゾンです。酸素は2つの酸素原子から構成される二原子分子です。それは化学式で表されます O2。二酸化炭素は無色無臭のガスで、生命維持に不可欠であり、地球の大気の約 21% を占めています。

一方、オゾンは3つの酸素原子から構成される三原子分子です。それは化学式で表されます O3。刺激臭のある淡青色のガスです。地球の大気中で紫外線が酸素分子に作用することで自然に生成されます。オゾンは不安定で反応性の高い分子ですが、酸素は安定しており比較的反応性が低い分子です。

硫黄の同素体は2つの形態に分類されます。 1 つは結晶性で、もう 1 つは非晶質です。硫黄の結晶同素体は斜方硫黄と単斜硫黄です。斜方晶系硫黄は黄色の結晶性固体です。八面体の形状をしています。室温および常圧では硫黄の中で最も安定した形態です。菱形の結晶格子に配列された S8 分子で構成されています。単斜晶系硫黄は硫黄の結晶形態です。単斜晶系の硫黄は、通常黄色の長い針状の結晶を形成します。あまり安定しておらず、時間の経過とともにより安定した斜方形の硫黄に変化する傾向があります。

非晶質固体とは、原子が一定のパターンで配列されていない固体です。硫黄の非晶質同素体には、可塑性硫黄とコロイド硫黄が含まれます。プラスチック硫黄は、特定の温度に加熱するとプラスチックのように成形できるユニークな同素体です。硫黄を溶かして急速に冷却することで生成されます。これにより、硫黄原子が長鎖ポリマーに配列されます。

コロイド状硫黄は、液体媒体に分散されてコロイド懸濁液を形成する硫黄の一種です。コロイド懸濁液は、液体中に浮遊したまま底に沈まないほど小さい粒子の混合物です。コロイド状硫黄の場合、硫黄の小さな粒子が水や油などの液体に分散しています。コロイド硫黄は医療やスキンケアの分野でさまざまな用途に使用されています。

オキソ酸は、オキシ酸とも呼ばれ、酸素、水素、および 1 つ以上の他の元素を含む酸の一種です。ここに示すのはオキソ酸の一般式です。 nは水素原子の数を表します。 mは酸素原子の数を表します。 X は任意の非金属イオンまたは多原子イオンを表します。

オキソ酸の例としては H₂SO₄。硫酸は硫黄のオキソ酸です。同様に、 H₂SO₃そして H₂S₂O₃硫黄のオキソ酸でもあります。

窒素のオキソ酸には以下が含まれる HNO3そして HNO2。塩素のオキソ酸は4つあります。これらは HOCl、 HOClO、 HOClO2、そして HOClO3。これらの酸の構造はここに示されています。臭素のオキソ酸の名前を挙げることができますか?。

アルミニウムが塩酸と反応すると、塩化アルミニウムが形成されます。塩化アルミニウムは塩です。これは3A族ハロゲン化物です。この反応では水素ガスも生成されます。同様に、アルミニウムは臭素と反応して臭化アルミニウムを形成します。中心原子が不完全なオクテットを持つ化合物は、電子不足化合物と呼ばれます。 3A族ハロゲン化物はほとんどが電子不足です。この電子不足を理解するために、塩化アルミニウムによる二量体の形成について説明しましょう。

塩化アルミニウムは二量体として存在することがあります。 2 つの塩化アルミニウム分子が配位共有結合によって結合しているため、二量体です。配位共有結合は、原子が電子不足の原子と電子対を共有したときに形成される結合です。塩化アルミニウム二量体の分子式は Al₂Cl₆。しかし、塩化アルミニウムはどのようにして二量体として存在するのでしょうか?。この質問に答えるために、まず塩化アルミニウムの構造について説明します。

塩化アルミニウムのルイス点構造を見るとわかるように、アルミニウムは 3 つの塩素原子に囲まれています。アルミニウム原子には3つの価電子があります。各価電子は 3 つの塩素原子のそれぞれと共有され、共有結合を形成します。これは塩素原子のオクテットが完全であることを示しています。しかし、アルミニウム原子はたった 6 個の電子に囲まれています。アルミニウム原子のオクテットは完全ではありません。オクテットを完成するには電子のペアが必要です。塩化アルミニウムのアルミニウム原子は電子が不足しているとも言えます。

同様に、臭化アルミニウムや三フッ化ホウ素などの他の 3A 族ハロゲン化物も、中心原子のオクテットが不完全であるため電子が不足しています。三フッ化ホウ素では、ホウ素は 6 個の電子に囲まれています。不完全なオクテットがあります。電子が不足しています。

ご存知のとおり、塩化アルミニウムのアルミニウム原子は電子が不足しています。塩化アルミニウムのアルミニウム原子のオクテットを完成するために、塩化アルミニウムの 1 つの分子の塩素原子は、別の塩化アルミニウム分子のアルミニウム原子と電子のペアを共有します。その結果、ある分子のアルミニウム原子と別の分子の塩素原子の間に配位共有結合が形成されます。全体として、塩化アルミニウムの 1 つの二量体には 2 つの配位共有結合が存在します。

3A族ハロゲン化物は酸性の性質を持っています。たとえば、塩化アルミニウムはルイス酸として作用します。ルイス酸は孤立電子対を受け入れることができる化学物質です。塩化アルミニウムのアルミニウム原子は不完全なオクテットを持っていることが分かっています。電子対が不足しています。ルイス塩基から孤立電子対を受け取ることができます。ルイス塩基は孤立電子対を供与できる化学物質です。塩化アルミニウムはアンモニアと反応して、図のように付加物を形成します。付加物は、反応物のすべての原子を含む生成物です。

P ブロック元素の元素および化合物の特性と反応 - セッション 2

P ブロック元素の元素および化合物の特性と反応 - セッション 1

アンモニウム塩の熱分解。 同素体。 オキソ酸。 第 3 族 A ハロゲン化物の電子欠乏。 第 3 族 A ハロゲン化物の酸性、塩基性、または両性の性質。 オキソ酸。

アンモニウム塩の熱分解。同素体。オキソ酸。第 3 族 A ハロゲン化物の電子欠乏。第 3 族 A ハロゲン化物の酸性、塩基性、または両性の性質。オキソ酸。