第18章典型元素の金属・半金属・非金属

Applications用途

The fluoride ion and fluorine compounds have many important uses. Compounds of carbon, hydrogen, and fluorine are replacing Freons (compounds of carbon, chlorine, and fluorine) as refrigerants. Teflon is a polymer composed of –CF₂CF₂– units. Fluoride ion is added to water supplies and to some toothpastes as SnF₂ or NaF to fight tooth decay. Fluoride partially converts teeth from Ca₅(PO₄)₃(OH) into Ca₅(PO₄)₃F.

フッ化物イオンとフッ素化合物には、多くの重要な用途がある。炭素、水素、フッ素の化合物は、冷媒としてフロン（炭素、塩素、フッ素の化合物）に取って代わりつつある。テフロンは、–CF₂CF₂–単位からなるポリマーである。フッ化物イオンは、虫歯を防ぐため、水道水や一部の歯磨き粉に、SnF₂またはNaFとして添加される。フッ化物は、歯のCa₅(PO₄)₃(OH)の一部を、Ca₅(PO₄)₃Fに変える。

Chlorine is important to bleach wood pulp and cotton cloth. The chlorine reacts with water to form hypochlorous acid, which oxidizes colored substances to colorless ones. Large quantities of chlorine are important in chlorinating hydrocarbons (replacing hydrogen with chlorine) to produce compounds such as tetrachloride (CCl₄), chloroform (CHCl₃), and ethyl chloride (C₂H₅Cl), and in the production of polyvinyl chloride (PVC) and other polymers. Chlorine is also important to kill the bacteria in community water supplies.

塩素は、木材パルプや綿布の漂白に重要である。塩素は水と反応して次亜塩素酸を作り、それが有色物質を無色の物質に酸化する。炭化水素を塩素化（水素を塩素で置換）して、四塩化物CCl₄、クロロホルムCHCl₃、塩化エチルC₂H₅Clなどの化合物を生産するうえで、また、ポリ塩化ビニルPVCや他のポリマーの生産において、大量の塩素が重要となる。塩素は、地域の水道水中の細菌を殺すためにも重要である。

Bromine is important in the production of certain dyes, and sodium and potassium bromides are used as sedatives. At one time, light-sensitive silver bromide was a component of photographic film.

英語のヒント

臭素は特定の染料の生産に重要であり、臭化ナトリウムと臭化カリウムは鎮静剤として用いられる。かつては、感光性の臭化銀が写真フィルムの成分であった。

Iodine in alcohol solution with potassium iodide is an antiseptic (tincture of iodine). Iodide salts are essential for the proper functioning of the thyroid gland; an iodine deficiency may lead to the development of a goiter. Iodized table salt contains 0.023% potassium iodide. Silver iodide is useful in the seeding of clouds to induce rain; it was important in the production of photographic film and iodoform, CHI₃, is an antiseptic.

英語のヒント

ヨウ化カリウムとともにヨウ素を溶かしたアルコール溶液は、消毒剤（ヨードチンキ）である。ヨウ化物塩は甲状腺の正常な機能に不可欠であり、ヨウ素の不足は甲状腺腫の発症につながることがある。ヨウ素添加食塩は、0.023%のヨウ化カリウムを含む。ヨウ化銀は、雨を誘発する雲への種まきに有用であり、写真フィルムの生産でも重要であった。また、ヨードホルムCHI₃は消毒剤である。

Key Concepts and Summary重要概念とまとめ

The halogens form halides with less electronegative elements. Halides of the metals vary from ionic to covalent; halides of nonmetals are covalent. Interhalogens form by the combination of two or more different halogens.

ハロゲンは、自身より電気陰性度の低い元素とハロゲン化物を作る。金属のハロゲン化物はイオン性から共有結合性までさまざまであり、非金属のハロゲン化物は共有結合性である。二種類以上の異なるハロゲンが結合すると、ハロゲン間化合物が生じる。

All of the representative metals react directly with elemental halogens or with solutions of the hydrohalic acids (HF, HCl, HBr, and HI) to produce representative metal halides. Other laboratory preparations involve the addition of aqueous hydrohalic acids to compounds that contain such basic anions, such as hydroxides, oxides, or carbonates.

すべての典型金属は、単体のハロゲン、またはハロゲン化水素酸（HF、HCl、HBr、HI）の溶液と直接反応し、典型金属のハロゲン化物を生成する。他の実験室的製法では、水酸化物、酸化物、炭酸塩などの塩基性陰イオンを含む化合物に、ハロゲン化水素酸の水溶液を加える。

Chemistry End of Chapter Exercises章末問題

Exercises 100–110練習問題 100–110

Exercise 100問題 100

What does it mean to say that mercury(II) halides are weak electrolytes?

ハロゲン化水銀(II)が弱電解質であるというのは、どういう意味か。

Exercise 101問題 101

Why is SnCl₄ not classified as a salt?

SnCl₄が塩に分類されないのはなぜか。

Solution解き方

SnCl₄ is not a salt because it is covalently bonded. A salt must have ionic bonds.

SnCl₄は共有結合しているため、塩ではない。塩はイオン結合を持たなければならない。

Exercise 102問題 102

The following reactions are all similar to those of the industrial chemicals. Complete and balance the equations for these reactions:

次の反応はすべて、工業用化学物質の反応に似ている。これらの反応式を完成させ、係数を整えなさい。

(a) reaction of a weak base and a strong acid

{NH}_{3} + {HClO}_{4} ⟶

(a) 弱塩基と強酸との反応

{NH}_{3} + {HClO}_{4} ⟶

(b) preparation of a soluble silver salt for silver plating

{Ag}_{2} {CO}_{3} + {HNO}_{3} ⟶

(b) 銀めっき用の可溶性銀塩の調製

{Ag}_{2} {CO}_{3} + {HNO}_{3} ⟶

{SrCl}_{2} (a q) + H_{2} O (l) \overset{electrolysis}{\to}

{SrCl}_{2} (a q) + H_{2} O (l) \overset{電気分解}{\to}

Exercise 103問題 103

Which is the stronger acid, HClO₃ or HBrO₃? Why?

HClO₃とHBrO₃では、どちらが強い酸か。なぜか。

Solution解き方

In oxyacids with similar formulas, the acid strength increases as the electronegativity of the central atom increases. HClO₃ is stronger than HBrO₃; Cl is more electronegative than Br.

似た化学式を持つオキソ酸では、中心原子の電気陰性度が高いほど酸は強くなる。ClはBrより電気陰性度が高いため、HClO₃はHBrO₃より強い。

Exercise 104問題 104

What is the hybridization of iodine in IF₃ and IF₅?

IF₃とIF₅におけるヨウ素の混成は何か。

Exercise 105問題 105

Predict the molecular geometries and draw Lewis structures for each of the following. You may wish to review the chapter on chemical bonding and molecular geometry.

次のそれぞれについて、分子の形を予測し、ルイス構造を描きなさい。化学結合と分子の形の章を復習するとよい。

(a) IF₅

(b)

I_{3}^{-}

(b)

I_{3}^{-}

(d) SeF₄

(e) ClF₃

Solution解き方

(a)

このルイス構造は、孤立電子対を一組持つヨウ素原子が、それぞれ孤立電子対を三組持つ五個のフッ素原子に単結合しているところを示す。「四角錐形」と表示されている。

OpenStax, Rice University; Chemistry 2e. · CC BY 4.0 · Source出典

(b)

このルイス構造は、孤立電子対を三組持つヨウ素原子が、それぞれ孤立電子対を三組持つ二個のヨウ素原子に単結合しているところを示す。図は角括弧で囲まれ、その外側の上付き位置に負号がある。「直線形」と表示されている。

OpenStax, Rice University; Chemistry 2e. · CC BY 4.0 · Source出典

(c)

このルイス構造は、リン原子が、それぞれ孤立電子対を三組持つ五個の塩素原子に単結合しているところを示す。「三方両錐形」と表示されている。

OpenStax, Rice University; Chemistry 2e. · CC BY 4.0 · Source出典

(d)

このルイス構造は、孤立電子対を一組持つセレン原子が、それぞれ孤立電子対を三組持つ四個のフッ素原子に単結合しているところを示す。「シーソー形」と表示されている。

OpenStax, Rice University; Chemistry 2e. · CC BY 4.0 · Source出典

(e)

このルイス構造は、孤立電子対を二組持つ塩素原子が、それぞれ孤立電子対を三組持つ三個のフッ素原子に単結合しているところを示す。「T字形」と表示されている。

OpenStax, Rice University; Chemistry 2e. · CC BY 4.0 · Source出典

Exercise 106問題 106

Which halogen has the highest ionization energy? Is this what you would predict based on what you have learned about periodic properties?

イオン化エネルギーが最も高いハロゲンはどれか。この結果は、周期的性質について学んだことから予測されるものか。

Exercise 107問題 107

Name each of the following compounds:

次の各化合物の名称を答えなさい。

(a) BrF₃

(b) NaBrO₃

(d) NaClO₄

(e) KClO

Solution解き方

(a) bromine trifluoride; (b) sodium bromate; (c) phosphorus pentabromide; (d) sodium perchlorate; (e) potassium hypochlorite

(a) 三フッ化臭素。(b) 臭素酸ナトリウム。(c) 五臭化リン。(d) 過塩素酸ナトリウム。(e) 次亜塩素酸カリウム。

Exercise 108問題 108

Explain why, at room temperature, fluorine and chlorine are gases, bromine is a liquid, and iodine is a solid.

室温で、フッ素と塩素が気体、臭素が液体、ヨウ素が固体である理由を説明しなさい。

Exercise 109問題 109

What is the oxidation state of the halogen in each of the following?

次のそれぞれにおける、ハロゲンの酸化状態は何か。

(a) H₅IO₆

(b)

{IO}_{4}^{-}

(b)

{IO}_{4}^{-}

(d) ICl₃

(e) F₂

Solution解き方

(a) I: 7+; (b) I: 7+; (c) Cl: 4+; (d) I: 3+; Cl: 1−; (e) F: 0

(a) I：7+。(b) I：7+。(c) Cl：4+。(d) I：3+、Cl：1−。(e) F：0。

Exercise 110問題 110

Physiological saline concentration—that is, the sodium chloride concentration in our bodies—is approximately 0.16 M. A saline solution for contact lenses is prepared to match the physiological concentration. If you purchase 25 mL of contact lens saline solution, how many grams of sodium chloride have you bought?

英語のヒント

生理的食塩濃度、すなわち体内の塩化ナトリウム濃度は、約0.16 Mである。コンタクトレンズ用の食塩水は、生理的濃度に合わせて調製される。コンタクトレンズ用の食塩水を25 mL購入した場合、何グラムの塩化ナトリウムを購入したことになるか。