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MgOからMg(OH)2を生成するのに、MgOを沸騰水に入れるというのを聞いたことがあります。その手法を用いる場合、MgO粉末を沸騰水にどれくらいの時間入れておけばよろしいのでしょうか。できれば、ビーカーに水を入れて、ガスバーナーで沸騰させ、その中にMgO粉末を入れるような簡単な方法を利用したいのですが・・・。また、Mg(OH)2の生成を確認する方法があれば教えてください。

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A 回答 (3件)

#1です。



MgO+2HCl→MgCl2+H2O

MgCl2は水によく溶ける物質です。
MgOの固体が見えなくなれば全て溶けています。
NaOH水溶液を加えると初めは残りのHClと反応します。
溶液がアルカリ性になったところでMg(OH)2の溶解度が小さいということで沈殿してきます。
溶解度が極端に小さいというわけではありませんので全て沈殿させるのは無理です。塩酸、水酸化ナトリウム溶液は濃い方がいいでしょう。
塩酸はMgOを溶かすのに必要な量以上入れすぎないようにします。

MgOは非常に安定な化合物です。
作り方にもよるようですが
MgO+H2O→Mg(OH)2
の反応は起こりにくいようです。
CaO+H2O→Ca(OH)2
は簡単に起こります。乾燥剤に使うぐらいです。

Mgはアルカリ土類金属に入っていません。いろんな面でカルシウムより下側の元素と性質に違いがあります。
Mg(OH)2の溶解度が小さいということから強塩基ではないという性質も出てきます。「アルカリ」土類と呼ぶことができないのです。

Mgを燃やして灰を試験管の中に入れます。水を加えてよく振ります。ほとんど変化は見られません。フェノールフタレイン溶液を加えます。うっすらと赤く色が付きます。pHで8~9ぐらいでしょう。これを加熱します。いくらか濃い赤になります。真っ赤になるというところまでは行きません。
加熱すれば全て溶けるというわけではありません。
Mgの燃えた灰はMgOです。それがMgOに変わったとしても溶解度が小さいのでどんどん溶けるということは起こらないのです。MgOとMg(OH)2の混ざった固体が底に沈んだままになっています。

水の中にMgを入れます。ゆっくりとした反応が起こります。ポツポツと出る泡の数を数えることが出来るぐらいゆっくりしたものです。
加熱するといくらか速くなります。ジャワジャワと泡を出して溶けていくという反応ではありません。

この回答への補足

ご丁寧にありがとうございます。
つまり、MgO単体とMgOを沸騰水に入れて反応させたもの(MgOとMg(OH)2の混合物)があった場合、前者と後者を明確に判別するのは難しいということでしょうか。

補足日時:2009/08/19 07:03
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まず熱水にマグネシウムを入れる場合。


Mg+2H2O→Mg(OH)2+H2↑

水素の気泡が出るんででなくなったら大体反応は終わり。

しかし酸化マグネシウムなので、それよりは反応が遅いのではないでしょうか。
しかしカルシウムも同じように反応するので、反応自体は起こるはずです。
この場合MgO+H2O→Mg(OH)2と反応するので、個体がなくなったら反応終了ということで大丈夫だと思います。

調べ方としては炭酸水を入れればMgCO3の白色沈殿、硫酸でMgSO4の白色沈殿が出来ると思われます。

すみませんが1番さんの反応はわかりませんので、解説出来ません。

この回答への補足

MgOは水に殆ど溶けないのでMgO粉末を沸騰水で数時間保持した時、見た目は殆ど変化しないのですが(粉末が大量に残るのですが)、この場合はMgO個体の表面がMg(OH)2になっていると思えばよろしいのでしょうか。

Mg(OH)2の存在の調べ方として炭酸水や硫酸で白色沈殿を確認する場合、MgOは白色沈殿を生じないのでMg(OH)2の存在が確認できるということなのでしょうか。

補足日時:2009/08/19 06:56
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塩酸に溶かしてから水酸化ナトリウムで沈殿させるというのがわかりやすいのではないでしょうか。

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。
塩酸に溶かしてから水酸化ナトリウムで沈殿させる場合、
水酸化マグネシウムも酸化マグネシウムも塩酸に溶かしたときにMgCl2が生成すると思うのですが、その後水酸化ナトリウムで沈殿させると両者の差が出てMgOがMg(OH)2になっていることが判別できるということでしょうか。
もしよろしければ反応式含めてご教授いただけないでしょうか。
よろしくお願いいたします

補足日時:2009/08/14 08:37
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Qマグネシウムと水の反応

ナトリウムは常温水と反応するが、
イオン化傾向がナトリウムより一段階小さいマグネシウムは
常温水とは反応しない。

と一般的にはなっているようです。
しかし、今日、学校の実験で、
水道水にマグネシウムリボンを入れてみたら
じわじわマグネシウムに気泡がつき、(水素と思われる)
BTB液を加えると水溶液は青色に変色しました。
水酸化マグネシウムが生成されたようですが、
これは、マグネシウムは常温水と反応する
とみなしてよいものでしょうか。

Aベストアンサー

#9に対する補足です。

前の職場に行っていくつか確かめてきました。
(1)教材用に使っているマグネシウムリボンの純度について
   #9に写真の載っているURLを引用しておきました。
   純度は99.9%で幅3.2mm,厚さ0.2mmのリボンです。箱にはmade in England と書いてありますが会社名はありません。保存中のものはたいてい表面が黒くなっています。この黒い物質は酸に溶けます。多分表面に針状に結晶が成長しているのだと思います。

(2)水との反応
 マグネシウムリボンを薄めた塩酸の中に入れ表面を解かしてきれいにします。2本の試験管に精製水を入れフェノールフタレイン溶液を加えます。片方にきれいにしたマグネシウム、他方にそのままのマグネシウムを入れて静置しておきます。入れてすぐにリボンの表面に沿って赤い色が広がるのが両方の試験管で見られます。コレはすぐに分かります。でもゆっくりしか反応しません。試験管全体に広がるのには時間がかかります。泡もかすかに分かる程度です。かき混ぜがありませんので溶液全体が赤くなるというところまでは行きません。半時間ほどして試験管を振って見るとリボンそのままの方は炭酸水素ナトリウムぐらいの発色でした。きれいにしたリボンの方はもう少し赤い色でした。

マグネシウムはアルミニウムよりもかなり反応性が高いです。表面の酸化被膜もアルミニウムほど強固なものではありません。

室温の水とゆっくり反応すると考えていいと思います。
でもCaやNaに比べると「極端に遅い」と言っていいほどです。フェノールフタレインの発色はすぐに分かるのですから生徒実験で充分確認できるレベルです。

kuuya様の質問の通りだと思います。

酸化還元電位の値は#7に載せています。

#9に対する補足です。

前の職場に行っていくつか確かめてきました。
(1)教材用に使っているマグネシウムリボンの純度について
   #9に写真の載っているURLを引用しておきました。
   純度は99.9%で幅3.2mm,厚さ0.2mmのリボンです。箱にはmade in England と書いてありますが会社名はありません。保存中のものはたいてい表面が黒くなっています。この黒い物質は酸に溶けます。多分表面に針状に結晶が成長しているのだと思います。

(2)水との反応
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Q水酸化マグネシウム

水酸化マグネシウムは、純水にはどれ位溶けるのでしょうか?

Aベストアンサー

MiJunさんのおっしゃるとおり、化学便覧を調べるのがよいかと思われます。

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されています。私の手元にあった理科年表(1997)には、25度の水に対して
溶解度積は1.8×10^(-11)と載っていました。
これを水100gに対する溶解度に換算すると、9.41×10^(-4)となります。多分。
(換算の式は省略。わからない場合には補足をお願いします。)
要するに、水100gにはMg(OH)2は大体0.9mgほどしか溶解しないようです。

なお、溶解度積は参考文献によって大きく異なる場合が多いので、化学便覧を
信用するのがよいかと思われます。

Qマグネシウムは水酸化ナトリウム水溶液に溶けるか??

こんばんわ。早速質問に移らさせていただきます。

亜鉛、鉄などが塩酸などに溶けることは有名であり、また、同じような金属が水酸化ナトリウムに溶けることも知っております。
となると、マグネシウムも水酸化ナトリウム水溶液に溶けると思うのですが、身の回りの参考書のどこを調べても、マグネシウムに関する記述のみ掲載されておりません。
そこで、みなさんにご質問させていただきました。
どうなんでしょうか?
溶けますよね??

Aベストアンサー

マグネシウムは水酸化物には溶けにくいです。ですから、水酸化ナトリウムにはほとんど溶けません。
2族元素の水酸化物への溶解性は上から、溶けにくい>溶けやすい、となっています。カルシウムはわずかに溶けます。

Q酸化マグネシウムの水和性

酸化マグネシウムは水和性とは、どんな現象でしょうか? 具体的にはどんな欠点となるのでしょうか?

Aベストアンサー

「セメントのお話かな」とあたりをつけて検索を掛けてみたのですが
(→MgOの水和はマグネシアセメントの硬化の主要な機構のため)、
欠点らしい欠点は見当たりませんでした。

とりあえず、マグネシアセメントの硬化反応(水和)は、

 3MgO + MgCl2 + nH2O
   → 3MgO・MgCl2・nH2O
  (マグネシウムオキシクロライド、又は塩基性塩化マグネシウム)


以下、参考として;
http://www.nicol.ac.jp/hes/student/s1997/H9710C.HTM
(「<マグネシアセメント>」の項を参照)
http://www.tohtech.ac.jp/~civis/doboku/ito/ito.htm
(「●マグネシアセメントを用いた軽量ブロックの開発研究」の項を参照)
http://ship.cocolog-nifty.com/ship/2005/06/
(キーボードでCntl+fを押して、「マグネシアセメント」で検索して下さい)


どんな分野でのお話なのかお聞かせいただければ、
欠点について何かわかるかもしれません。

「セメントのお話かな」とあたりをつけて検索を掛けてみたのですが
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欠点らしい欠点は見当たりませんでした。

とりあえず、マグネシアセメントの硬化反応(水和)は、

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   → 3MgO・MgCl2・nH2O
  (マグネシウムオキシクロライド、又は塩基性塩化マグネシウム)


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http://www.nicol.ac.jp/hes/student/s1997/H9710C.HTM
(「<マグネシアセメント>」の項を参照)
http://www.tohtech....続きを読む

QCaとMgの析出pH

Ca20mg/L、Mg5mg/L含有させた蒸留水に水酸化ナトリウムを用いてpHを14以上に上げました。
これを数日放置したところ、析出物ができたんですが、しらべたところMgで、Caは析出していませんでした。

pHをいくつまであげたら、Caは析出するのでしょうか?

Aベストアンサー

pH≧14となるほど水酸化ナトリウム水溶液を用いたのであれば、この水酸化ナトリウム濃度はけっこう濃いですよね。数日間のうちに炭酸ナトリウム結晶が析出してはいませんか?ただ、炭酸ナトリウムよりも炭酸カルシウムなどのほうが析出しやすいはしやすいのですが。
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#1 razorlight77さんの「pHは14まで」は典型的な誤解ですのでご参考までに。

QNをPaに単位換算できるのか?

大変困ってます。
皆さんのお力をお貸しください。

加重単位Nを圧力単位Paに変換できるのでしょうか?
もし出来るとしたらやり方を教えてください。
具体的には30Nは何Paかということです。
変換の過程も教えていただければ幸いです。

是非、ご回答、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.1さんがおおまかに答えておられますが、補足します。
 N(ニュートン)は力の単位です。対して、Pa(パスカル)は圧力の単位です。これらは次元が違うので、単独では変換はできません。
「30 Nは何Paか」
というのはナンセンスです。
 NとPaの関係は、
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です。質問が、
「30 NをPaを使って表せ」
というのならば、
30 N = 30 Pa・m^2
となります。m^2(平方メートル)という単位が必要になります。物理量の間の関係、
圧力 = 力/面積
および、単位の間の関係
Pa = N/m^2
を整理して覚えてください。

Q鉄イオンになぜFe2+とFe3+があるの?

イオンに価数の違うものがあるという現象が理解できません・・・。

例えば、水素イオンだったらH+しかありませんよね。電子を一つ外に出した方が安定だから。

でも、鉄イオンにFe2+とFe3+があるじゃないですか!!

じゃあ、このイオンたちは外に電子を二つだしても、三つだしても安定なのでしょうか。変です。安定状態は一つじゃないんですか。あの最外核電子が希ガスと同じになると安定。

仮に安定状態にかかわらずイオンになれるんだとすれば、Fe+~Fe10+とかいくらでもありそうな気がするのです。でも、鉄の場合はFe2+とFe3+くらいしか聞かないですし、水素の場合のH2+も聞きません。どうしてでしょう(-_-;

Aベストアンサー

イオン化エネルギー(単位はkJ/mol)

H  1312

Na 495  4562  6911
Mg 737  1476  7732

K  419  3051  4410
Ca 589  1145  4910

He  2373  5259
Ne  2080  3952
Ar  1520  2665 

1.不活性元素(希ガス)の電子配置から先に行くのは難しいのが分かります。
  Na^2+は存在しないだろうというのはエネルギー的な判断として可能です。

2.Ca^2+を実現するために必要なエネルギーはNa^+を実現するために必要なエネルギーよりも2倍以上大きいです。でもCa^2+は安定に存在します。これはイオン化エネルギーの大きさだけでは判断できない事です。
CaOとNaClは結晶構造が同じです。融点を比べると結合の強さの違いが分かります。
NaCl 801℃   CaO  2572℃

CaOの方が格段に結合が強いことが分かります。
結合が強いというのを安定な構造ができていると考えてもいいはずです。
NaClは(+)、(-)の間の引力です。CaOは(2+)、(2-)の間の引力です。これで4倍の違いが出てきます。イオン間距離も問題になります。Ca^+には最外殻のs軌道に電子が1つ残っていますからCa^2+よりも大きいです。荷電数が大きくてサイズの小さいイオンができる方が静電エネルギーでの安定化には有利なのです。
Fe(OH)2よりもFe(OH)3の方が溶解度が格段に小さいというのも2+、3+という電荷の大きさの違いが効いてきています。サイズも小さくなっています。

イオンは単独では存在しません。必ず対のイオンと共に存在しています。
水和されていると書いておられる回答もありますが対のイオンの存在によって安定化されるというのが先です。
水溶液の中であっても正イオンだけとか負イオンだけとかでは存在できません。水和された正イオンと水和された陰イオンとが同数あります。水和された負イオンの周りは水和された正イオンが取り囲んでいます。液体の中にありますからかなり乱れた構造になっていますが正負のイオンが同数あって互いに反対符号のイオンの周りに分布しているという特徴は維持されています。

3.d軌道に電子が不完全に入っている元素を遷移元素と呼んでいます。
  「遷移」というのは性質がダラダラと変わるということから来た言葉です。普通は族番号が変われば性質が大きく変わります。周期表で横にある元素とは性質が異なるが縦に並んでいる元素とは性質が似ているというのが元素を「周期表の形にまとめてみよう」という考えの出発点でした。だから3属から11族を1つにまとめて考えるという事も出てくるのです。
 性質が似ているというのは電子の配置に理由があるはずです。電子は最外殻のsに先に入って後からdに入ります。エネルギーの逆転が起こっていますが違いは小さいものです。まず外の枠組み(s軌道)が決まっている、違いは内部(d軌道)の電子の入り方だけだというところからダラダラ性質が変わるというのが出てきます。M^2+のイオンがすべて存在するというのもここから出てきます。11族の元素に1+が出てくるのは内部のd軌道を満杯にしてs軌道電子が1つになるというからのことでしょう。これは#7に書かれています。でもそれがなぜ言えるのかはさらに別の理由が必要でしょう。
 s軌道の電子が飛び出してイオンができたとすると残るのはd軌道の電子です。イオンのサイズがあまり変わらないというのはここから出てきます。
 イオンの価数の種類が1つではないというのも遷移元素の特徴です。エネルギーにあまり大きな違いのないところでの電子の出入りだという捉え方でもかまわないと思います。イオン単独で考えているのではなくてイオンが置かれている環境の中で考えています。イオン化エネルギーの大小だけではありません。
 色が付いている化合物が多いというのもエネルギー的にあまり大きな違いのない電子配置がいくつか存在する、そのエネルギー状態は周囲の環境によって割合と簡単に変化するという事を表しています。普通なら電子遷移は紫外線の領域です。可視光の領域に吸収が出るのですから差の小さいエネルギー準位があるという事です。この色が周りに何があるかによって変化するというのも、変動しやすいエネルギー順位があるという証拠になるのではないでしょうか。酸化銅、硫酸銅、塩化銅、硝酸銅、結晶の色は異なります。水和された銅イオン、アンモニアが配意した銅イオンもはっきりとした色の違いがあります。

4.今考えているイオンの電荷は実電荷です。酸化数は実電荷に対応しているとは限りません。
 単原子イオンの酸化数はイオンの価数そのままですが、単原子イオンではない、分子中の原子、または多原子イオンの中の原子の酸化数は形式的に電荷を割り振ったものです。イオンでないものであってもイオンであるかのように見なしているのです。「Cr^(6+)」が存在するなんて書かれると「????」となってしまいます。Cr2O3の融点が2436℃、CrO3の融点が196℃であるという数字から考えるとCrO3はイオン性ではありません。無水クロム酸とも言われていますがCrO4^2-の中の結合と同じであろうと考えられます。
 CO2はC^(4+)1つとO^(2-)2つが結合したものと教えている中学校があるように聞いていますが困ったことです。「硫酸の中の硫黄の原子価は6+である」と書いてある危険物のテキストもあります。酸化数と原子価の混同はかなり広く見られることのようです。Cr^6+ という表現はそれと同列のことですから堂々と回答に書かれては困ることです。

イオン化エネルギー(単位はkJ/mol)

H  1312

Na 495  4562  6911
Mg 737  1476  7732

K  419  3051  4410
Ca 589  1145  4910

He  2373  5259
Ne  2080  3952
Ar  1520  2665 

1.不活性元素(希ガス)の電子配置から先に行くのは難しいのが分かります。
  Na^2+は存在しないだろうというのはエネルギー的な判断として可能です。

2.Ca^2+を実現するために必要...続きを読む

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Q金属ナトリウムと水の反応について、困っています

金属ナトリウムと水が反応する際に発熱する理由を教えていただけないでしょうか。

Aベストアンサー

No.1さん、No.4さんとも共通しますが、「発熱」がなぜ起こるか?という議論にはあまり意味がありません。エネルギーの高い(不安定な)状態から低い(安定な)状態に変化し、その差分のエネルギーが熱になったという「結果」です。

教科書的に反応式を書けば、
H2O(aq) + 2Na(solid) → H2(gas) + 2NaOH(solid)
NaOH(solid) + H2O → NaOH(aq)

上が酸化還元、下が水和ですね。


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