mg、beとアルカリ土類金属の違いについて

質問

教科書いわくMg、Beとアルカリ土類金属は異なった性質を持っていて、例えばMgは炎色反応を示さなかったり常温の水とは反応しなかったりするらしいですが、この違いは何に酔って起こるものなのでしょうか。

ぜひとも教えてくださいお願いします。

回答No.1

Saturn5 · ベストアンサー

（Ｂｅ、Ｍｇ）とアルカリ土類金族である（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）は何が違う
のかと言えば、原子の大きさが違います。
Ｂｅの最外殻電子はＬ殻、ＭｇはＭ殻です。これらは原子核から近いので、
電子と原子核のクーロン力（静電気的に＋と－が引き合う力）が強いのです。
従って、陽性（電子を出す性質）が弱く、水とは反応しません。
Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａは電子と原子核が遠いので、クーロン力が弱く、電子が
とれやすく、陽性が強いので水と反応します。
ですから、水との反応性は周期表の下の原子ほど強いのです。

また、硫酸塩の溶解度も異なります。
アルカリ土類金属は比較的大きな原子で、２価の陽イオンになるので、
硫酸イオン ＳＯ４２－ と強いクーロン力（価数の積に比例します）で、
結晶となり水には溶けません。Ｂｅ、Ｍｇも２価ですが、原子が小さい
ので、結晶になったときに、硫酸イオンとのバランスが悪くなり、
硫酸イオンが接触して反発して不安定になりますので、水に溶けやすく
なっています。

炎色反応については説明が非常に難しいです。
簡単にいうと、色（光の吸収や発光）というのは電子が軌道を移るときに
発生します。そのときのエネルギー差が大きいほど波長の短い光（Ｘ線、紫外線）
になり、エネルギー差が小さいと波長が長い光（可視光線、赤外線）になります。
そして、Ｋ殻、Ｌ殻、Ｍ殻、Ｎ殻のエネルギーの比は１：１／４：１／９：１／１６
くらいです。ＭｇやＢｅはＫ、Ｌ、Ｍ殻にしか電子がなく、エネルギー差が大きい
ので、可視光線の領域の光がでません。これに対して、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａは
Ｍ殻、Ｎ殻の電子があるので、エネルギー差が小さく可視光線の領域の光が
出るのです。

お礼

うちの学校の先生よりも分かりやすいです（笑）
理解できました。本当にありがとうございました。

回答No.2

ORUKA1951

これには歴史的経緯があり、それを無視して語ることは出来ません。
また、「Be,Mgをアルカリ土類元素に含めない」「水素を金属に含めない」「12族元素を遷移元素に含めない」などは、教科書上、あるいはIUPAC上の定義であることを忘れてはいけません。実際には、「Be,Mgをアルカリ土類元素に含める。」「水素を金属に含める。」「12族元素を遷移元素に含める。」場合もあります。

　アルカリ土類という名称は、その酸化物が水に溶かすと強酸性を示す土を構成する金属元素という元素グループに由来しますが、第２族元素の別名としてこの名称を使う立場では、ベリリウムやマグネシウムをアルカリ土類に含める場合もあります。

　言い換えれば、よく似た性質の元素グループの名称として使用する場合は「アルカリ土類」とはしません。

　この性質の違いは、すべての元素の性質の違いの由来と同じく、原子核を取り巻く核外電子の軌道や数によって表れます。アルカリ土類元素とマグネシウム、ベリリウムの性質の違いは、当然この核外電子の違いによるものです。第２族言その電子軌道を見ると
　Be　1s² 2s²
　Mg　1s² 2s²2p⁶ 3s²
　Ca　1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶ 4s²
　Sr　1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d¹⁰ 4s²4p⁶ 5s²
　Ba　1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d¹⁰ 4s²4p⁶ 5s²5p⁶ 6s²
・・・
　です。内殻の電子軌道が増えるごとに、中央の原子核の影響が薄れてより金属的な形質を示すのは、すべての族に言えることで、２族だけが特殊なわけではありません。ただ、ベリリウム・マグネシウムは酸素などと反応して強固な不働態皮膜を形成するために、カルシウム以降の第２族元素と性質が異なるため、アルカリ土類元素の名前の由来になった性質を示さないので、アルカリ土類元素に含めない。というのが正しい解釈だと思います。