質問: 酸化アルミニウムと水酸化ナトリウムの反応について詳しく教えていただけませんか? こんにちは。 両性酸化物である酸化アルミニウムと水酸化ナトリウムの反応式として 1al(3+) + 8oh(-) → 2al(oh)4 23o(2-) + 3h2o → 6oh(-) 3al2o3 + 2naoh + 3h2o → 2na[al(oh)4] が与えられたのですが、なぜ水酸化ナトリウムとの反応でなくてはならないのかという点で、この反応の本質が分かりません。 2式で酸素イオンがh2oから電子を奪い倍の物質量の水酸化物イオンが生成していますが、この反応は一般に酸化物の酸素イオンと水との反応ですよね? だとすればこの反応式全体は酸化アルミニウムと水との反応となって、生成した水酸化物イオンと余ったアルミニウムイオンによって錯イオンが形成されるという反応になるのではないのかと思ったのです。 この反応の意図といいますか、本質的なところはどこにあるのでしょうか 酸化アルミニウムと水の反応という実験ではいけないのでしょうか? ところで酸化アルミニウムは水中で電離しますか? この点も関係しているのでしょうか...? どうかよろしくお願いします。
回答: >なぜ水酸化ナトリウムとの反応でなくてはならないのかという点で、この反応の本質が分かりません。 >酸化アルミニウムと水との反応となって、生成した水酸化物イオンと余ったアルミニウムイオンによって錯イオンが形成されるという反応になるのではないのか 化学(に限らず科学)というのは、ある意味「後出しじゃんけん」のようなところがあります。 起きないはずの反応があるときに、その反応はこんな機構で起きている。 ・・・それで説明できるのなら、こちらもそれで説明できるのじゃないか ケプラーの天体運動の説明が、ニュートンの運動方程式で説明できた。 それで説明できない現象はアインシュタインの相対性原理で説明できた。 ・・・以後続く(お楽しみに)・・であって決して「おしまい」ではない。 周期表を見ながら ・周期表はその電子配置から左下が金属、右上が非金属 ・いわゆる半金属の内で、その化合物が酸とも塩基とも反応する金属--12族~14族の元素--は両性金属と呼ばれる。 ・ところで、なぜ酸素というか知ってる?? 非金属元素の酸化物は酸・・言い換えるとアルカリと反応するからだよ。 so3、no2、co2、塩素酸 ・そのうえで、金属のくせにその酸化物が塩基と反応するのが両性金属。 ああすんなり、両方と反応するヤツ・・al,zn,sn,pb が代表的な両性元素 個々の反応については、実に変わった機構で反応するものがたくさんありますが、それらは突き詰めるとその金属や金属化合物の立体構造や電子配置に原因を求めることになります。 例えばイオン化傾向の大きなアルミニウムが希硝酸に溶けないのは、生じた酸化アルミニウムal2o3が緻密な不働体被膜を構成して内部を保護するためですし、水酸化ナトリウムとなら反応する 2al + 2naoh + 6h2o → 2na[al(oh)4] + 3h2 al(oh)3 + naoh → na[al(oh)4] それを利用してバイヤー法でアルミナを精製したり、 なぜ、このように錯イオンを作って溶けるかという問題は、その金属電子配置まで踏み込まないと説明はできないでしょう。 銅が過剰なアンモニアで銅アンモニウムイオンとなって溶解し、それにセルロースが溶けて銅アンモニアレーヨンとなるかとか・・ そのために、ひたすら覚えるしかないものもたくさんあります。 高校化学語呂合わせ( http://chem.chu.jp/goro2.html ) これはすべての学問について言えるのじゃないかと。丸暗記じゃ苦しいので、実験や観察を繰り返して自然と覚えてもらうしかない。アルミニウムを色々な酸で溶かしたり、銅アンモニアレーヨン作ったり・・本当にたくさん実験させてもらった。(高校時代化学では座学はなかったのでね)。私自身が教壇に立つようになってからも、とにかく実験漬けにしている。(^^)