この教材で学ぶこと
到達目標
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バリウムとストロンチウムがアルカリ土類金属であることを説明できる
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BaとSrの炎色反応を答えられる
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BaSO₄が白色沈殿であることを説明できる
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Ba²⁺が硫酸イオンの検出に使われることを説明できる
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Ba²⁺、Sr²⁺、Ca²⁺の沈殿や炎色を比較できる
前提知識
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アルカリ土類金属
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炎色反応
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沈殿反応
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硫酸イオン
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カルシウムとその化合物
1
バリウムとストロンチウムとは
バリウム Ba とストロンチウム Sr は、周期表の2族に属するアルカリ土類金属です。
どちらも価電子を2個もち、2価の陽イオン Ba²⁺、Sr²⁺ になりやすい性質があります。
高校化学では、単体そのものよりも、炎色反応や沈殿反応が重要です。
ストロンチウムは炎色反応で紅色、バリウムは黄緑色を示します。
バリウムは、硫酸イオン SO₄²⁻ と反応して水に溶けにくい硫酸バリウム BaSO₄ をつくるため、硫酸イオンの検出で重要です。
BaとSrの基本情報
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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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重要ポイント
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Sr
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ストロンチウム
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Sr²⁺
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炎色反応は紅色
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Ba
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バリウム
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Ba²⁺
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炎色反応は黄緑色。BaSO₄が重要
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確認ポイント
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Srがストロンチウムであることを答えられる
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Baがバリウムであることを答えられる
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BaとSrが2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
炎色反応
ストロンチウムとバリウムは、炎色反応でよく出題されます。
ストロンチウムは紅色、バリウムは黄緑色を示します。
カルシウムの橙赤色と合わせて、2族元素の炎色反応として整理しましょう。
バリウムの黄緑色は、銅の青緑色と混同しやすいので注意が必要です。
炎色反応では、元素記号・元素名・炎色をセットで覚えることが大切です。
アルカリ土類金属の炎色反応
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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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覚え方
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Ca
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カルシウム
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橙赤色
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借りるとう → 橙赤
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Sr
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ストロンチウム
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紅色
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するも → 紅
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Ba
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バリウム
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黄緑色
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馬力 → 黄緑
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混同しやすい炎色
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元素
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炎色
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注意点
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Ba
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黄緑色
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銅の青緑色と混同しやすい
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Cu
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青緑色
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バリウムの黄緑色と区別する
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Sr
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紅色
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リチウムの赤色と近い印象を受けることがある
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例題：炎色反応で黄緑色を示す元素は何か。
答え：バリウム Ba
バリウムは炎色反応で黄緑色を示します。銅の青緑色と混同しないようにしましょう。
例題：炎色反応で紅色を示す元素は何か。
答え：ストロンチウム Sr
ストロンチウムは炎色反応で紅色を示します。
確認ポイント
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Srの炎色反応を答えられる
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Baの炎色反応を答えられる
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Baの黄緑色とCuの青緑色を区別できる
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3
硫酸バリウム BaSO₄
バリウムイオン Ba²⁺ は、硫酸イオン SO₄²⁻ と反応して硫酸バリウム BaSO₄ を生じます。
BaSO₄ は水に非常に溶けにくい白色沈殿です。
この性質を利用して、硫酸イオンの検出にバリウムイオンが使われます。
たとえば、硫酸イオンを含む水溶液に塩化バリウム水溶液を加えると、白色沈殿が生じます。
BaSO₄ の白色沈殿は無機化学の頻出事項です。
硫酸バリウムの沈殿
Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄
水に溶けにくい白色沈殿が生じます。硫酸イオンの検出に使われます。
硫酸バリウムのポイント
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項目
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内容
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化学式
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BaSO₄
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名称
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硫酸バリウム
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色
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白色
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水への溶解
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非常に溶けにくい
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重要性
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硫酸イオンの検出に使う
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注意：BaSO₄は水に溶けにくい白色沈殿として必ず覚えましょう。
注意：硫酸イオンSO₄²⁻の検出では、Ba²⁺を加えてBaSO₄の白色沈殿を確認します。
確認ポイント
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BaSO₄が白色沈殿であることを答えられる
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Ba²⁺とSO₄²⁻の沈殿反応式を書ける
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Ba²⁺が硫酸イオンの検出に使われることを説明できる
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4
硫酸イオンの検出
硫酸イオン SO₄²⁻ の検出には、バリウムイオン Ba²⁺ を含む試薬が使われます。
代表的には、塩化バリウム BaCl₂ 水溶液などを加えます。
硫酸イオンが存在すると、Ba²⁺ と SO₄²⁻ が反応して白色沈殿 BaSO₄ を生じます。
この白色沈殿は水に溶けにくく、硫酸イオンの確認に利用できます。
似た白色沈殿は多いので、どのイオンとどの試薬で生じる沈殿かを表で整理しましょう。
BaCl₂水溶液による硫酸イオンの検出
BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaCl
硫酸ナトリウム水溶液に塩化バリウムを加えると、白色沈殿BaSO₄が生じます。
硫酸イオン検出の流れ
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操作
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結果
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判断
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試料水溶液にBa²⁺を加える
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白色沈殿が生じる
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SO₄²⁻がある可能性
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生じた沈殿を確認する
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BaSO₄
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硫酸イオンの検出に利用
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例題：硫酸イオン SO₄²⁻ の検出に使う代表的な金属イオンは何か。
答え：バリウムイオン Ba²⁺
Ba²⁺はSO₄²⁻と反応し、水に溶けにくい白色沈殿BaSO₄を生じます。
例題：Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄ で生じる沈殿の色は何色か。
答え：白色
硫酸バリウムBaSO₄は白色沈殿です。
確認ポイント
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硫酸イオンの検出にBa²⁺を使うことを説明できる
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BaSO₄の白色沈殿を硫酸イオンと関連づけられる
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BaCl₂水溶液を使った検出の流れを説明できる
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5
炭酸塩の沈殿
バリウムイオン Ba²⁺ やストロンチウムイオン Sr²⁺ は、炭酸イオン CO₃²⁻ と反応して炭酸塩の沈殿をつくります。
炭酸バリウム BaCO₃ や炭酸ストロンチウム SrCO₃ は白色沈殿です。
カルシウムイオン Ca²⁺ も炭酸イオンと反応して炭酸カルシウム CaCO₃ の白色沈殿をつくります。
このように、2族元素の炭酸塩は水に溶けにくいものが多いです。
沈殿反応では、硫酸塩と炭酸塩を区別して整理しましょう。
炭酸バリウムの沈殿
Ba²⁺ + CO₃²⁻ → BaCO₃
白色沈殿の炭酸バリウムが生じます。
炭酸ストロンチウムの沈殿
Sr²⁺ + CO₃²⁻ → SrCO₃
白色沈殿の炭酸ストロンチウムが生じます。
2族元素の炭酸塩
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金属イオン
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炭酸塩
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色
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Ca²⁺
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CaCO₃
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白色
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Sr²⁺
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SrCO₃
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白色
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Ba²⁺
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BaCO₃
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白色
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確認ポイント
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BaCO₃が白色沈殿であることを答えられる
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SrCO₃が白色沈殿であることを答えられる
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2族元素の炭酸塩が水に溶けにくいことを理解している
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6
硫酸塩の比較
アルカリ土類金属の硫酸塩では、溶解性の違いが重要です。
特に硫酸バリウム BaSO₄ は非常に水に溶けにくい白色沈殿です。
硫酸カルシウム CaSO₄ も水に溶けにくいですが、BaSO₄ほど強く印象づけて覚えることが多いです。
硫酸ストロンチウム SrSO₄ も水に溶けにくい白色沈殿として扱われます。
検出反応としては、Ba²⁺とSO₄²⁻でBaSO₄をつくる反応が最重要です。
2族元素の硫酸塩
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金属イオン
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硫酸塩
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水への溶けやすさ
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色
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Ca²⁺
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CaSO₄
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溶けにくい
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白色
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Sr²⁺
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SrSO₄
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溶けにくい
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白色
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Ba²⁺
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BaSO₄
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非常に溶けにくい
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白色
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注意：硫酸イオンの検出では、BaSO₄の白色沈殿が最重要です。
注意：2族元素では、炭酸塩や硫酸塩が沈殿として出題されやすいです。
確認ポイント
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BaSO₄が特に溶けにくいことを説明できる
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2族元素の硫酸塩が白色沈殿として出やすいことを理解している
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硫酸塩と炭酸塩の沈殿を比較できる
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7
代表的なバリウム化合物
バリウム化合物では、硫酸バリウム BaSO₄、塩化バリウム BaCl₂、炭酸バリウム BaCO₃ が重要です。
塩化バリウムは、Ba²⁺を供給する試薬として硫酸イオンの検出に使われます。
硫酸バリウムは水に溶けにくい白色沈殿です。
炭酸バリウムも白色沈殿として扱われます。
バリウム化合物には有毒なものもあるため、実験では取り扱いに注意が必要です。
代表的なバリウム化合物
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化学式
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名称
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特徴
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BaCl₂
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塩化バリウム
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Ba²⁺を含む試薬。硫酸イオン検出に使われる
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BaSO₄
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硫酸バリウム
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水に非常に溶けにくい白色沈殿
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BaCO₃
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炭酸バリウム
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白色沈殿
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Ba(OH)₂
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水酸化バリウム
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強塩基性を示す
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注意：バリウム化合物は有毒なものがあるため、実験では直接触れたり、口に入れたりしてはいけません。
注意：BaSO₄は水に非常に溶けにくい点が重要です。
確認ポイント
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BaCl₂、BaSO₄、BaCO₃の名称を答えられる
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BaCl₂が硫酸イオン検出に使われることを説明できる
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BaSO₄が白色沈殿であることを覚えている
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8
テストでの出題パターン
バリウムとストロンチウムは、炎色反応と沈殿反応で出題されやすいです。
ストロンチウムは紅色、バリウムは黄緑色の炎色反応を示します。
バリウムでは、BaSO₄の白色沈殿と硫酸イオンの検出が最重要です。
また、2族元素の炭酸塩や硫酸塩が白色沈殿をつくることもよく問われます。
Ca、Sr、Baの炎色反応と沈殿反応をまとめて覚えると効率が良いです。
例題：バリウムの炎色反応は何色か。
答え：黄緑色
バリウムは炎色反応で黄緑色を示します。
例題：ストロンチウムの炎色反応は何色か。
答え：紅色
ストロンチウムは炎色反応で紅色を示します。
例題：硫酸イオンSO₄²⁻の検出に使われる金属イオンは何か。
答え：バリウムイオン Ba²⁺
Ba²⁺はSO₄²⁻と反応し、白色沈殿BaSO₄を生じます。
例題：Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄ で生じる沈殿の色は何色か。
答え：白色
硫酸バリウムBaSO₄は白色沈殿です。
確認ポイント
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BaとSrの炎色反応を答えられる
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BaSO₄の白色沈殿を説明できる
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硫酸イオンの検出方法を説明できる
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2族元素の炭酸塩・硫酸塩の沈殿を整理できる
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