この教材で学ぶこと
到達目標
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アルカリ金属が周期表のどこにあるか説明できる
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アルカリ金属の代表的な性質を説明できる
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リチウム、ナトリウム、カリウムの炎色反応を答えられる
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アルカリ金属が水と激しく反応する理由を説明できる
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アルカリ金属の代表的な化合物を区別できる
前提知識
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周期表の族と周期
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金属元素の基本
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イオン化エネルギー
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炎色反応の基礎
1
アルカリ金属とは
アルカリ金属とは、周期表の1族に属する金属元素のうち、水素を除いた元素のことです。
代表的なアルカリ金属には、リチウム Li、ナトリウム Na、カリウム K などがあります。
アルカリ金属は価電子を1個もち、1価の陽イオンになりやすい性質があります。
水と反応して水素を発生し、水溶液は強い塩基性を示します。
高校化学では、性質・炎色反応・水との反応・代表的な化合物がよく出題されます。
主なアルカリ金属
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元素記号
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元素名
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主なイオン
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特徴
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Li
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リチウム
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Li⁺
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炎色反応は赤色。電池材料にも関係する。
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Na
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ナトリウム
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Na⁺
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炎色反応は黄色。食塩 NaCl として身近。
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K
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カリウム
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K⁺
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炎色反応は淡紫色。植物の栄養元素としても重要。
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Rb
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ルビジウム
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Rb⁺
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反応性が大きい。高校化学では発展的。
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Cs
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セシウム
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Cs⁺
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非常に反応性が大きい。高校化学では発展的。
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確認ポイント
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アルカリ金属が1族元素であることを説明できる
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Li、Na、Kの元素記号と名称を対応させられる
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アルカリ金属が1価の陽イオンになりやすいことを説明できる
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2
アルカリ金属の共通性質
アルカリ金属は、金属光沢をもちますが、一般的な金属よりもやわらかいものが多いです。
空気中の酸素や水分と反応しやすいため、ナトリウムやカリウムは石油中に保存されます。
アルカリ金属は価電子を1個失って、1価の陽イオンになりやすいです。
周期表で下に行くほど原子半径が大きくなり、価電子を失いやすくなるため、反応性は大きくなります。
アルカリ金属の性質
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性質
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内容
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価電子
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1個
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なりやすいイオン
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1価の陽イオン M⁺
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反応性
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大きい
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保存方法
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NaやKは石油中に保存
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水との反応
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水素を発生し、塩基性の水溶液をつくる
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注意：アルカリ金属は反応性が大きいため、素手で触ったり、水に直接入れたりするのは危険です。
注意：ナトリウムやカリウムを石油中に保存する理由は、空気中の酸素や水分との反応を防ぐためです。
確認ポイント
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アルカリ金属の価電子数を答えられる
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NaやKを石油中に保存する理由を説明できる
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周期表で下に行くほど反応性が大きくなることを説明できる
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3
水との反応
アルカリ金属は水と反応して、水素 H₂ を発生します。
このとき、金属の水酸化物ができるため、水溶液は塩基性を示します。
ナトリウムが水と反応すると、水酸化ナトリウム NaOH と水素 H₂ ができます。
カリウムはナトリウムよりも激しく水と反応します。
反応性は一般に Li < Na < K の順に大きくなります。
ナトリウムと水の反応
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂
水酸化ナトリウムができるため、水溶液は塩基性になります。
カリウムと水の反応
2K + 2H₂O → 2KOH + H₂
カリウムはナトリウムより反応性が大きく、より激しく反応します。
水との反応の比較
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金属
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反応のようす
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生成する水酸化物
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Li
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比較的おだやかに反応
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LiOH
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Na
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激しく反応
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NaOH
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K
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さらに激しく反応
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KOH
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確認ポイント
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Naと水の反応式を書ける
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水との反応で水素が発生することを説明できる
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生成した水溶液が塩基性を示す理由を説明できる
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4
炎色反応
アルカリ金属は炎色反応でもよく出題されます。
リチウムは赤色、ナトリウムは黄色、カリウムは淡紫色を示します。
特にナトリウムの黄色は非常に強く、他の炎色を見えにくくすることがあります。
炎色反応は、元素名・元素記号・色をセットで覚えることが大切です。
アルカリ金属の炎色反応
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元素記号
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元素名
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炎色
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Li
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リチウム
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赤色
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Na
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ナトリウム
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黄色
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K
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カリウム
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淡紫色
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例題：炎色反応で黄色を示すアルカリ金属元素はどれか。
答え：ナトリウム Na
ナトリウムは炎色反応で強い黄色を示します。
例題：炎色反応で淡紫色を示す元素はどれか。
答え：カリウム K
カリウムは淡紫色を示します。ナトリウムの黄色と混同しないようにしましょう。
確認ポイント
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Li、Na、Kの炎色を答えられる
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炎色から元素を判断できる
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ナトリウムの黄色が非常に強いことを説明できる
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5
代表的な化合物
アルカリ金属は、身近な化合物としてもよく登場します。
ナトリウムの化合物では、塩化ナトリウム NaCl、炭酸ナトリウム Na₂CO₃、炭酸水素ナトリウム NaHCO₃、水酸化ナトリウム NaOH が重要です。
カリウムの化合物では、水酸化カリウム KOH や硝酸カリウム KNO₃ などが出題されることがあります。
化合物の名称と化学式をセットで覚えると、化学式クイズともつながります。
代表的なナトリウム化合物
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化学式
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名称
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特徴
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NaCl
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塩化ナトリウム
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食塩の主成分
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NaOH
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水酸化ナトリウム
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強塩基。苛性ソーダとも呼ばれる
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Na₂CO₃
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炭酸ナトリウム
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水溶液は塩基性を示す
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NaHCO₃
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炭酸水素ナトリウム
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重曹。加熱でCO₂を発生する
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代表的なカリウム化合物
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化学式
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名称
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特徴
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KOH
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水酸化カリウム
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強塩基
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KNO₃
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硝酸カリウム
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酸化剤や肥料に関係する
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KMnO₄
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過マンガン酸カリウム
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強い酸化剤として重要
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注意：Na₂CO₃とNaHCO₃は名前も化学式も似ているため、混同しやすいです。
注意：過マンガン酸カリウム KMnO₄ は、アルカリ金属そのものよりも酸化還元で重要になります。
確認ポイント
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NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃の名称を答えられる
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Na₂CO₃とNaHCO₃を区別できる
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KMnO₄が酸化還元で重要な物質であることを説明できる
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6
テストでの出題パターン
アルカリ金属は、周期表、炎色反応、水との反応、化合物の性質と組み合わせて出題されます。
特に、ナトリウムと水の反応式、NaやKの保存方法、炎色反応は頻出です。
また、ナトリウム化合物は化学式・無機化学・化学基礎の問題にもつながります。
例題：ナトリウムを石油中に保存する理由を答えよ。
答え：空気中の酸素や水分と反応しやすいため。
ナトリウムは反応性が大きく、空気中の酸素や水分と反応します。そのため、直接空気に触れないように石油中に保存します。
例題：ナトリウムと水の反応で発生する気体は何か。
答え：水素 H₂
ナトリウムと水が反応すると、水酸化ナトリウムと水素が生成します。反応式は 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂ です。
例題：アルカリ金属の反応性は、周期表で下に行くほどどうなるか。
答え：大きくなる。
周期表で下に行くほど原子半径が大きくなり、価電子を失いやすくなるため、反応性が大きくなります。
確認ポイント
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ナトリウムの保存方法を説明できる
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Naと水の反応式を書ける
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アルカリ金属の反応性の大小を説明できる
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炎色反応と代表的な化合物を関連づけて覚えられる
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