貧金属

貧金属は、遷移金属と半金属の階段線の間にある、pブロックの金属です。このサイトでは、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、タリウム、鉛、ビスマス、ポロニウムの8つを掲載しています。遷移金属よりもやわらかく弱く、「貧しい金属」と呼ばれることもあります。

周期表での位置

13族から16族を占めており、13族にアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、14族にスズと鉛、15族にビスマス、16族にポロニウムがあります。最外殻電子はアルミニウム([Ne] 3s² 3p¹)のようにs軌道とp軌道にあり、ガリウム以降は、その下に満たされたd副殻があります。

分類は一定ではなく、ポロニウムは半金属と呼ばれることもあります。ニホニウム、フレロビウム、モスコビウム、リバモリウム(113〜116)は、第7周期でこの族の下に位置し、貧金属だと予想されていますが、つくられた原子があまりに少ないため、このサイトでは未知として掲載しています。

性質

これらは本当の金属で、光沢があり、よい導体ですが、遷移金属よりもやわらかく、融点が低いです。アルミニウム(660 °C)を除いて、すべて約330 °C以下で融けます。ガリウムは30 °Cをわずかに下回る温度で融けるため、手の上で液体になりますが、沸騰するのは約2400 °Cです。その酸化物の多くは両性で、酸とも塩基とも反応します。タリウムと鉛は有毒で、ポロニウムは非常に強い放射能をもちます。

反応と傾向

アルミニウムは反応性が高いのですが、空気に触れるとすぐに薄くて丈夫な酸化被膜ができて、これが保護します:4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃。その反応性がテルミット反応(2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe)を引き起こし、鉄道のレールを溶接するための溶けた鉄をつくります。

13族から15族を下がるにつれて、重い元素ほど、族の番号より2小さい酸化数を好むようになります。最外殻の対になったs電子が結合しにくいためです。この不活性電子対効果により、タリウムは+1、鉛は+2、ビスマスは+3が最も安定で、アルミニウムはほぼ常に+3です。

身近な用途

アルミニウムは地殻で最も豊富な金属で、鉄に次いで最も広く使われており、缶、ホイル、航空機、送電線などに利用されています。スズは鋼の缶をコーティングし、銅と混ぜて青銅をつくります。鉛は自動車のバッテリーやX線の遮蔽材に使われますが、毒性のため、ガソリンや塗料からは除かれています。窒化ガリウムとヒ化ガリウムはLEDに使われ、インジウムスズ酸化物はタッチスクリーンに導電性を与え、重金属としては珍しく毒性のないビスマスは、胃薬に使われます。

この族の元素

貧金属
13 アルミニウム Al 26.982 [Ne] 3s2 3p1 +3 固体
31 ガリウム Ga 69.723 [Ar] 3d10 4s2 4p1 +3 固体
49 インジウム In 114.82 [Kr] 4d10 5s2 5p1 +3 固体
50 スズ Sn 118.71 [Kr] 4d10 5s2 5p2 +2, +4 固体
81 タリウム Tl 204.38 [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p1 +1, +3 固体
82 鉛 Pb 207.2 [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 +2, +4 固体
83 ビスマス Bi 208.98 [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3 +3, +5 固体
84 ポロニウム Po 209 [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4 +2, +4 固体

全18族

その他の元素の族