危険物取扱者に必要な基礎化学　金属

基礎化学

物質の基本と化学変化1

物質の基本と化学変化2

酸と塩基

酸化と還元

金属

有機化合物

金属

元素の分類により物質は金属と非金属に分けられています。

これらの元素について真剣に学ぶと、このサイトの10倍でもページ数が足りません。試験に出題される箇所のみの知識で十分です。

取りあえず、金属と非金属の性状について学んでいきましょう。

金属と非金属の違い

金属	非金属
１．塩基性酸化物を作る。 ２．通常、無機酸に溶ける。 ３．常温で固体。（水銀を除く） ４．融点が高い。 ５．金属光沢がある。 ６．比重が大きい。（ナトリウムなどの例外を除く） ７．良性の電気伝導体であり、熱もよく伝える。 ８．展延性が高い。	１．酸性酸化物を作る。 ２．通常、無機酸に溶けない。 ３．常温で固体、液体、気体がある。 ４．低温で気体のものが多い。 ５．光を反射せず光沢がない。 ６．比重が小さい。 ７．不良導体であり、熱を伝えづらい。 ８．固体の物質はもろく崩れやすい。

※　試験に出題されやすいのは、金属の特長です。上記の赤文字の箇所を必ず覚えておきましょう。
展延性は伸ばしたり広げたりすることのしやすさのことをいいます。

 

金属の比重

金属は比重により重金属と軽金属にさらに区別されます。その境目は｢４｣です。これよりも重ければ重金属、軽ければ軽金属となります。
すでに学ばれているので説明は必要ないと思いますが、比重は水の密度１g/cm³との比です。

上記表はちょっと見づらいかもしれませんが、覚えていなくても大丈夫です。

この他にも融点や熱伝導率、電気伝導率など参考書に記載されていると思いますが、覚えなくても大丈夫です。

 

アルカリ金属とアルカリ土類金属

第3類の危険物には関係してきますが、共通の試験問題としては出題されることはまずありません。

 

イオン化傾向

物質相互を相対的に酸化のしやすさ順に並べたモノである（偶に出題されます）

	物質
高い	Li	リチウム
	Cs	セシウム
	K	カリウム
	Ba	バリウム
	Ca	カルシウム
	Na	ナトリウム
	Mg	マグネシウム	ま	鉄よりもイオン化傾向が強い金属は、 鋼製配管の腐食を防ぐものとして試験 問題となることがあります。
	Al	アルミニウム	ぁ
	Zn	亜鉛	あ
	Fe	鉄	て
	Ni	ニッケル	に
	Sn	すず	する
	Pb	鉛	な
	H	水素
	Cu	銅		水素から下は貴金属だらけ
	Hg	水銀
	Ag	銀
	Pt	白金
低い	Au	金

上記の表のマグネシウムから鉛までの記憶の仕方は、「まぁあてにするな」です。

※　そこそこ出題されますので、語呂合わせの部分は覚えておきましょう。
　　　　それより下は水素以外は貴金属だらけです。亜鉛やアルミ、マグネシウムは鋼製配管と組み
　　　　合わせると腐食を防ぐことが出来ます。
　　　　そのくらいで記憶しておけば、ほとんどの問題を解くことが出来ます。

 

金属の腐食

腐食の受けやすい場所

1. 水分が存在する場所
   （これは誰でも何となく分かりますね）
2. 酸性の強い土壌
   （金属が腐食するのは酸化によるものなので、酸性の強い土壌はダメです）
3. コンクリートと土壌を貫通している場所
   （コンクリート内では、通常、強アルカリなので酸化しませんが、土との境目は腐食しやすいのです）
4. 塩分が存在する場所
   （小難しい説明を長くしても混乱してしまうと思うので、取りあえず塩は錆びやすいことだけ覚えてください）
5. 異なった金属の接触する場所
   （異なった金属が接触する場所では微弱電気が発生します。その微弱電流が金属の腐食を促します）
6. 直流電気鉄道の近くなど、迷走電流が走る場所
   （電気が流れると金属の電子が失われてゆき酸化します）

※　よく試験に出題される箇所なので、よく覚えてください。

豆知識

異なった金属が電気を発生させることは、身近なことで起こっています。例えば、皆さんは歯に金属の詰め物をしたり、銀歯にしたりしていませんか?その歯でアルミ箔を噛むと痛みが走ると思います。これは、異なる金属同士が接触したことにより電気が発生し、それが歯の神経を刺激した為に起こることです。

腐食を防ぐ施策

1. 金属管の塗装皮膜を傷つけないようにする。
   （亜鉛メッキなどが施されて防錆処理がされているので、それに傷をつけるとNGです）
2. タンクやタンク周辺装置やコンクリートの調合には、海砂ではなく山砂を用いる。
   （海砂には塩分が含まれているのでNGです）
3. 地下水との接触を避ける。
   （地下水は、様々な物質を含んでおりミネラルも多い。ミネラルはマグネシウム塩やカルシウム塩などがあり、金属を腐食させやすい）
4. コンクリート貫通部には鞘(さや)管を設ける。
   (基本的に建築ではコンクリートに直接配管を打ち込むことは禁止されているので、埋設されることはありませんが、壁などを貫通させる場合があるので、その場合は一回り大きい塩化ビニル管などに通して埋設します)
5. 異なる金属同士の接触をとならないように資材を選択する。
   （ジョイント部分に異金属の部品を使用したりしない）
6. 電気防食設備を設ける。
   （電気が流れる場合、プラス側の電極となる金属が腐食し、マイナス側の電極となる金属は腐食しないことから、意図的に電気を発生し流すことにより、保護したい金属の配管をマイナス側の電極としてしまうことで、腐食を防ぐ装置です。現在は他にもいろいろなシステムでの電気防食システムがあります）
7. 防食剤を使用する。
   （配管表面に防錆剤を混ぜた塗料をコートします）
8. 腐食しない配管（塩化ビニル管など）を選択する。
   （金属でないものを使えば、基本的に腐食しません）

※　腐食が受けやすい場所か、腐食を防ぐ為に必要なことのどちらかが出題されることが多いので、
　　　しっかりと学習しておいてください。