アルカリ金属やアルカリ土類金属と水

学校で実験をしました。その実験とは・・・
アルカリ金属やアルカリ土類金属と水との反応を観察する実験です。

アルカリ金属⇒リチウム、ナトリウム、カリウム
アルカリ土類金属⇒カルシウム

水の入った試験管に金属を入れその後パラフィルムでふたをする。
マッチで火をつけパラフィルムに穴を開ける。
穴の中からフェノールフタレインを入れる。

リチウム⇒水に入れると浮いた。泡が出てきた。
ナトリウム・カリウム⇒水に入れると"ポン"と爆発した。
カルシウム⇒水に入れると泡が出てきた。
フェノールフタレインを入れると
すべて赤くなった。
カルシウムは沈殿ができた。

調べると・・・
水に入れて出てきた泡というのは水素みたいなんですが
なぜ水素が発生したんですか？

4つの金属は反応後水酸化～になった、と出てきました。
でも、酸化～になってもおかしくないと思うんですが
なぜ酸化～ではなく
水酸化～になったんですか？

中学生でもわかるように説明していただけると
うれしいです（＞＜）

No.1 ベストアンサー 回答者： sak_sak 回答日時： 2006/12/04 00:03

本当は「イオン」という概念を用いて上付きの+や-の記号を使って説明しなければいけないのですが、

イオンの説明だけで本題以上に難しくなってしまうので、あえてイオンの説明を使わずに書きます。
そのぶん、不正確さがあることは承知して読んでください。嫌ならイオンを勉強しましょう。
イオンの勉強が終わった頃には、この質問の答えはわかっている筈です。

水はH2Oという化学式になることは習ったかもしれませんが、
要するに水という分子は水素原子(化学式でH)が2個と酸素原子(化学式はO)が1個から成り立っているわけです。

実は水が、HとOHに分かれるのです。
OHは金属とくっつきます。カルシウムだったら水酸化カルシウムになるのです。
(アルカリ金属には1つのOH、アルカリ土類金属には2つのOHがくっつきます。)
残ったHはもう1つのHとくっついて水素分子(H2)となり泡となって水から出ていくわけです。

＞なぜ酸化～ではなく
＞水酸化～になったんですか？
例えば、酸化カルシウム(生石灰と言って乾燥剤に使われることがあります)という物質は
水に入れると反応して水酸化カルシウム(消石灰と言って石灰水の溶質です)になってしまうのです。
仮に酸化○○という物質ができたとしても、水溶液の中で実験を行っているのですから水酸化○○に変わってしまうのです。

No.5 回答者： ht1914 回答日時： 2006/12/04 08:35

実験について一言

＞ナトリウム・カリウム⇒水に入れると"ポン"と爆発した。

この文章からすると「マッチで点火する前に発火した」ということですね。これはナトリウム・カリウムの量が多すぎると思います。試験管が割れると危ないです。先生の指示があったと思いますがどれくらいの大きさのものを入れましたか。

（１）気体を発生して反応する。
（２）集めた気体にマッチで点火するとポンとかキュンとかの音ががして燃える。
（３）反応後の溶液にフェノールフタレイン溶液をくわえて発色を見る

これは普通やられる順序です。
（２）の反応で水素であるということを確認します。燃える気体はたくさんあります。荒っぽい条件でも「音がして燃える」ということで水素だろうとするわけです。

高校でもたいていＮａの反応はやります。
試験管に水を約１／３入れます。Ｎａは１辺の最大が２ｍｍほどになるように切り出します。これで充分上の反応を見ることが出来ます。大きいと危ないです。特に水面の中央でなく試験管の壁に張り付いて反応すると発火しやすいです。この時は試験管が割れることがあります。
入れすぎのことがあるのでパラフィルムは心配です。上に乗せるのではなくかぶせて貼り付けている様に思いますので。水素の発生が多かったときに逃がす仕組みが必要です。
私は管口よりも少し径の大きいゴム栓を乗せてやりました。
「大きいと危ないよ」というのは校舎外に出て半分に切ったベットボトルを使ってやりました。

この回答への補足

先生が3ミリ角くらいの大きさと言ってましたので
3ミリくらいの大きさのものを入れました

補足日時：2006/12/04 21:53

No.4 回答者： anthracene 回答日時： 2006/12/04 04:43

私も良く大丈夫だったなと驚嘆しています・・・

カリウムを水に突っ込むとは勇気ありますねー。
量にもよりますが、下手したら爆発してますよ。

酸化物が仮にできても、水と反応して水酸化物に結局なってしまいますから、同じことですね。
NO.1さんもおっしゃってますけど、消石灰と生石灰を思い浮かべれば理解できるでしょう。

No.3 回答者： noname#21649 回答日時： 2006/12/04 03:00

よく生きていられましたね。

これと同じようなこと(ガラスが割れて冷却水とアルカリ金属が接触して)をして.横浜国大の誰かが死亡しました。
金属表面は原則として空気中の水と反応して.M-OHの形になっています。
だから.「酸化」になるのは.水が外れる必要があるのです。
ところが.アルカリ(土塁)金属の酸化物はみな水と反応してしまいます。
ですから.酸化物ができないことはありません(乱雑さ)。しかし.できた酸化物は水と反応して解けてしまいます。

No.2 回答者： kb-nike 回答日時： 2006/12/04 02:05

よく怪我をしなかった、と思います。

先生の居ないところでは絶対に行わないでください！