アルミニウムといった両性金属と水酸化ナトリウムからできる錯イオンはこう導け!

ポイント

• 水溶液が強塩基性になると、Al³⁺ Zn²⁺ Sn²⁺ Pb²⁺といった両性金属のイオンはOH^–と配位数4の錯イオンを形成する

（例）

Zn²⁺ + 4OH^– → [Zn(OH)₄]^2-

Al³⁺ + 4OH^– → [Al(OH)₄]^–

Sn²⁺ + 4OH^– → [Sn(OH)₄]^2-

Pb²⁺ + 4OH^– → [Pb(OH)₄]^2-

• 水H₂Oと金属との酸化還元反応は

◯ K Ca Na ・・・ 冷水でも反応してH₂ と水酸化物を生成する。

（例） 2Na + 2H₂O → H₂ + 2NaOH

◯ Mg・・・熱水なら反応して、同様にH₂と水酸化物を生成する。

（例）Mg + 2H₂O → H₂ + Mg(OH)₂

◯ Al Zn Fe・・・高音の水蒸気に対して、H₂と水酸化物を生成するが、すぐに熱分解をするので結果的に酸化物を生成する

（例)

2Al + 6H₂O → 3H₂ + 2Al(OH)₃

2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O        (熱分解）

以上より、2式を足し合わせると

2Al + 3H₂O → 3H₂ + Al₂O₃

◯ それ以外の金属・・・水とは反応しにくい 

覚え方

• 両性金属はAl Zn Sn Pb (ああすんなり）
• イオン化傾向の列を書いて、3 1 3で冷水 熱水 高音蒸気圧

問題

アルミニウムを濃い水酸化ナトリウム水溶液に溶かしたときの反応を式にしろ。

考え方

1. まず、アルミニウムAlは両性金属なので水酸化ナトリウム水溶液の水と反応して、次のような式になる 2Al + 6H₂O → 3H₂ + 2Al(OH)₃
2. 次に、Al(OH)₃が熱分解する前に、Al(OH)₃のAl³⁺とNaOHのOH^–が反応して錯イオンを形成する。 2Al(OH)₃ + 2NaOH → 2Na[Al(OH)₄]
3. 以上の2式を足し合わせると、2Al + 2NaOH + 6H₂O → 3H₂ + 2Na[Al(OH)₄]     できた!!!

注意点

2のところで、なんで2Al(OH)₃ + 2NaOH → 2Na[Al(OH)₄]になるのかは、錯イオンの作り方をしっているかどうかです。

まず、出来上がる錯イオンを暗記しましょう。

暗記することは、

水酸化物イオンの錯イオンの配意数は4

です。

そうすると、 [X(OH)₄] という形が確定します。あとは、このXの部分に金属を入れましょう。

Alをいれると、Alは3⁺なので、OH^– 4つに対して、全体で-1になります。よって、生成される錯イオンは [Al(OH)₄]^–

発展

今回、両性金属の反応について説明しましたが、そもそも両性金属って何？と思う人も多いかと思います。

両性金属とは、酸性にも塩基性にも溶ける金属のことです。（溶けるとはイオンになるということ）

普通、金属だったら、溶けるのは酸性に対してですよね。金属は陽イオンになりやすく、酸性を示す液体は陰イオンになりやすいからです。

（例） Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

しかし、両性金属と呼ばれるものは塩基性の液体に対しても溶けることができます。

そのことを示しているのが、今回の問題です。

両性金属Alが塩基性であるNaOHに錯イオンという形で溶けましたね！

このようなことを頭に入れておくと、両性金属というものをはっきり明確に覚えておくことができると思います。