劣等感を抱える金属
それらは金属のように電気を通し光沢を持ちますが、結合はdブロックの元素よりも明らかに方向性があります。融点は急激に低下し、ガリウムは30 °C、スズは232 °C、鉛は327 °Cで融解します。
dブロックと半金属の間に位置する、柔らかく融点の低い金属です
ポスト遷移金属
アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、鉛、ビスマスとその近隣元素です。金属ではありますが、質のよい金属とはいえません。遷移金属より軟らかく、弱く、融点が低く、共有結合性の挙動を頑固に示す傾向があります。これらは合わせて、缶、はんだ、タッチスクリーン、配管を生み出しました。
- 構成元素
- 12
- 族
- 13–16（pブロック）
- 電子配置
- ns² np¹⁻⁴
- 放射性
- 5
周期表でハイライト表示
すべての元素
12個のポスト遷移金属
13
Al
アルミニウム
26.982 u
かつては金より貴重でしたが、誰かが安価に電解する方法を見つけたため、今では鉄に次いで最も広く使われる金属です。
31
Ga
ガリウム
69.723 u
29.8°Cで手の中で溶け、青色LEDと5G無線の基盤となる金属です。
49
In
インジウム
114.818 u
紙に跡を残せるほど柔らかく、あらゆるタッチスクリーンに使われる透明導電体です。
50
Sn
スズ
118.71 u
青銅のもう一方の成分です。スズは石器時代を青銅器時代へと変えました。
81
Tl
タリウム
204.38 u
無色、無味で致死性があり、検出技術が追いつくまでタリウムは毒殺者の元素でした。
82
Pb
鉛
207.2 u
密度が高く、柔らかく、用途が非常に広い一方で、何世紀にもわたる慢性中毒の原因となってきました。
83
Bi
ビスマス
208.98 u
ほぼ安定している元素の中で最も重く、見事な虹色の結晶を成長させる元素です。
84
Po
ポロニウム
209 u
非常に放射性が高く、ポロニウム210の1グラムは、青く光り、500°Cまで自己発熱するほど十分なアルファ粒子を放出します。
113
Nh
ニホニウム
284 u
アジアの研究チームによって発見され、命名された最初の元素です。
114
Fl
フレロビウム
289 u
超重原子核がはるかに長く存在する「安定の島」に位置すると予測されています。
115
Mc
モスコビウム
288 u
その崩壊系列が、ニホニウムの発見を裏付ける重要な証拠をもたらしました。
116
Lv
リバモリウム
293 u
カルシウム48とキュリウム248を融合して作られ、数ミリ秒以内に崩壊します。
何によって定義されるか
ポスト遷移金属を特徴づける3つのこと
不活性電子対効果
重いpブロック金属は、最外殻のs電子対が結合に関与しにくくなるため、族が示す酸化数より2低い酸化数を好むことがよくあります。タリウムは+3より+1を好み、鉛は+4より+2を好みます。そのため、Pb(IV)化合物は強い酸化剤です。
両性酸化物
アルミニウム、亜鉛、スズ、鉛の酸化物は酸とも塩基とも反応します。この中間的な性質は、金属と非金属の境界に位置する元素に期待されるものです。
周期表の傾向
族内での変化
金属的性質は各族で下に行くほど増加し、各周期で横に行くほど減少します。アルミニウムは最も反応性が高く、最も有用です。ビスマスは、原子核がほぼ安定している元素の中で最も重い元素です。
世界での用途
何に使われるか
アルミニウム
鉄に次いで最も多く使われる金属です。航空機、缶、窓枠、送電線に使われます。軽く、耐食性があり、何度でもリサイクルできます。安価なのは、ホール・エルー法による電解プロセスがあるためです。
スズ
はんだ、青銅、そして「スズ」缶のさびを防ぐめっきに使われます。鋼鉄へのスズめっきは、保存食品を実用化した画期的な技術でした。
鉛
電池、放射線遮蔽、そして歴史的には配管からガソリンまで、あらゆる用途に使われました。毒性が認識されるにつれて、その用途は着実に減少しています。
ガリウムとインジウム
ガリウムヒ素と窒化ガリウムは、LED、レーザーダイオード、高周波ラジオに使われています。酸化インジウムスズは、あらゆるタッチスクリーンに使われる透明導電体です。
ビスマス
散弾、はんだ、化粧品における鉛の無毒な代替品であり、胃腸薬の有効成分でもあります。
取り扱い
安全性
鉛は蓄積性の神経毒で、安全な曝露量はありません。特に子どもへの影響が大きいです。タリウムは少量でも致命的で、長い間、毒殺者に最も好まれる元素でした。ポロニウムは非常に強い放射性を持ちます。一方、アルミニウム、スズ、ビスマスは、通常の用途では最も問題の少ない金属の部類に入ります。
知っておくとよいこと
- ガリウムは29.8 °Cで融解します。ひとかけらを手に持つと、手のひらで水たまりになります。
- 13 °C未満では、通常の白色スズはゆっくりと崩れて灰色の粉末になります。「スズペスト」はパイプオルガンの管や軍用ボタンを破壊してきました。
- ビスマスの結晶が虹色の階段状の空洞を形成するのは、結晶の面よりも縁のほうが速く成長するためです。
よくある質問
ポスト遷移金属の概要
なぜ「卑金属」と呼ばれるのですか？
遷移金属と比べて金属としての性能がどれほど低いかを反映した、かつての非公式な呼び名です。より軟らかく、弱く、融点が低く、結合に共有結合性が強いという特徴があります。「ポスト遷移金属」は、同じ元素群を指す現代的で、より価値判断を含まない用語です。
鉄が腐食するのに、なぜアルミニウムは腐食しないのですか？
実際には腐食します。しかも瞬時にです。違いは、アルミニウムの酸化物が数ナノメートルの厚さの緻密で密着性の高い膜を形成し、表面を封じてさらなる腐食を止めることです。酸化鉄は薄片状で多孔質のため剥がれ落ち、その下の新しい金属が露出します。陽極酸化では、アルミニウムの保護層を意図的に厚くします。
ビスマスは本当に放射性なのでしょうか？
技術的には、はい。ビスマス209は2003年に、約2×10¹⁹年の半減期でアルファ崩壊することが示されました。これは宇宙の年齢の十億倍です。実用上は安定であり、鉛の安全な代替物として日常的に使われています。