第18章典型元素の金属・半金属・非金属

Key Concepts and Summary重要概念とまとめ

Nonmetals have structures that are very different from those of the metals, primarily because they have greater electronegativity and electrons that are more tightly bound to individual atoms. Most nonmetal oxides are acid anhydrides, meaning that they react with water to form acidic solutions. Molecular structures are common for most of the nonmetals, and several have multiple allotropes with varying physical properties.

英語のヒント

非金属の構造は金属の構造と大きく異なる。主な理由は、電気陰性度がより高く、電子が個々の原子により強く束縛されていることである。非金属の酸化物の大部分は酸無水物であり、つまり、水と反応して酸性溶液を作る。非金属の大部分では分子構造が一般的であり、物理的性質の異なる同素体を複数持つものもいくつかある。

Chemistry End of Chapter Exercises章末問題

Exercises 44–50練習問題 44–50

Exercise 44問題 44

Carbon forms a number of allotropes, two of which are graphite and diamond. Silicon has a diamond structure. Why is there no allotrope of silicon with a graphite structure?

炭素はいくつもの同素体を作り、そのうち二つが黒鉛とダイヤモンドである。ケイ素はダイヤモンド構造を持つ。黒鉛構造を持つケイ素の同素体がないのはなぜか。

Exercise 45問題 45

Nitrogen in the atmosphere exists as very stable diatomic molecules. Why does phosphorus form less stable P₄ molecules instead of P₂ molecules?

大気中の窒素は、非常に安定な二原子分子として存在する。リンがP₂分子ではなく、より安定性の低いP₄分子を作るのはなぜか。

Solution解き方

In the N₂ molecule, the nitrogen atoms have an σ bond and two π bonds holding the two atoms together. The presence of three strong bonds makes N₂ a very stable molecule. Phosphorus is a third-period element, and as such, does not form π bonds efficiently; therefore, it must fulfill its bonding requirement by forming three σ bonds.

N₂分子では、窒素原子間に一つのσ結合と二つのπ結合があり、二つの原子を結びつけている。三つの強い結合があるため、N₂は非常に安定な分子となる。リンは第3周期の元素であり、そのため、π結合を効率よく作らない。したがって、三つのσ結合を作ることで、必要な結合を満たさなければならない。

Exercise 46問題 46

Write balanced chemical equations for the reaction of the following acid anhydrides with water:

次の酸無水物と水との反応について、係数を整えた化学反応式を書きなさい。

(a) SO₃

(b) N₂O₃

(d) P₄O₁₀

(e) NO₂

Exercise 47問題 47

Determine the oxidation number of each element in each of the following compounds:

次の各化合物について、各元素の酸化数を求めなさい。

(a) HCN

(b) OF₂

Solution解き方

(a) H = 1+, C = 2+, and N = 3−; (b) O = 2+ and F = 1−; (c) As = 3+ and Cl = 1−

(a) H = 1+、C = 2+、N = 3−。(b) O = 2+、F = 1−。(c) As = 3+、Cl = 1−。

Exercise 48問題 48

Determine the oxidation state of sulfur in each of the following:

次のそれぞれについて、硫黄の酸化状態を求めなさい。

(a) SO₃

(b) SO₂

(c)

{SO}_{3}^{2−}

(c)

{SO}_{3}^{2−}

Exercise 49問題 49

Arrange the following in order of increasing electronegativity: F; Cl; O; and S.

F、Cl、O、Sを、電気陰性度が大きくなる順に並べなさい。

Solution解き方

S < Cl < O < F

Exercise 50問題 50

Why does white phosphorus consist of tetrahedral P₄ molecules while nitrogen consists of diatomic N₂ molecules?

窒素が二原子分子N₂からなるのに対し、白リンが四面体のP₄分子からなるのはなぜか。

acid anhydride

酸無水物

compound that reacts with water to form an acid or acidic solution

水と反応して酸または酸性溶液を作る化合物。

disproportionation reaction

不均化反応

chemical reaction where a single reactant is simultaneously reduced and oxidized; it is both the reducing agent and the oxidizing agent

一つの反応物が同時に還元も酸化もされる化学反応。その反応物は還元剤でも酸化剤でもある。