こんにちは＜Frank＞です。

今回の単元で、無機物質（非金属元素とその化合物）は最後になり
ます。特に＜ケイ素とその化合物について、

SiO₂ → ケイ酸ナトリウム → 水ガラス → ケイ酸 → シリカゲル

の順番は覚えておかないといけないですね。

１．炭素の同素体
炭素の同素体（元素は同じだが、結晶構造や性質が異なる物質）に
は、以下の代表的なものがあります。

１）ダイヤモンド
　　炭素原子が正四面体構造をとり、非常に硬い結晶を形成します。
　　電気を通さず、透明で光を屈折させる性質があります。

２）黒鉛（グラファイト）
　　炭素原子が六角形の平面構造を形成し、層状に積み重なってい
　　ます。層同士は弱い力で結びついており、滑りやすいので鉛筆
　　の芯などに利用されます。黒鉛は電気を良く通します。

３）フラーレン
　　炭素原子がサッカーボール状の構造（C60）やチューブ状（カー
　　ボンナノチューブ）をとります。新しい素材として注目されて
　　います。

４）グラフェン
　　一層の炭素原子が蜂の巣状の格子を形成した2次元シート。電　　
　　気伝導性や強度に優れ、未来のエレクトロニクス材料として期
　　待されています。

２．COとCO₂の製法
１）一酸化炭素（CO）
　　・COは不完全燃焼によって生成されます。例えば、炭素を酸素
　　　が不十分な環境で燃やすとCOが生成されます。
　　・実験室では、ギ酸（HCOOH）の脱水反応で製造されます。濃
　　　硫酸を触媒として加えることで、以下のようにCOが生成しま
　　　す。

　　　　　濃硫酸
　　　HCOOH → CO + H₂O

　　・COは有毒で、人体に有害です。

２）二酸化炭素（CO₂）
　　・CO₂は完全燃焼によって生成されます。例えば、炭素や炭素
　　　を含む物質を十分な酸素と共に燃焼させると生成されます。
　　・実験室では、炭酸カルシウム（CaCO₃）と塩酸（HCl）の反
　　　応によって簡単に生成されます。

　　　CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

　　・CO₂は温室効果ガスとしても知られ、環境に影響を与えてい
　　　ます。

３．ケイ素とその化合物
１）ケイ素（Si）
　　・ケイ素は、地殻中に酸素に次いで多く含まれる元素で、主に
　　　珪砂（SiO₂）や鉱物として存在します。半導体材料として広
　　　く使われており、エレクトロニクス産業には欠かせない存在
　　　です。
　　・ケイ素は金属光沢を持つが、実際には非金属です。単体は黒
　　　色の結晶で、ダイヤモンド構造を持ちます。

２）ケイ素の化合物
　　・二酸化ケイ素（SiO₂）
　　　天然には石英やガラスの主成分として存在します。耐熱性が
　　　高く、化学的に安定しているため、工業的にも重要です。
　　・シリコンカーバイド（SiC）
　　　ケイ素と炭素の化合物で、硬度が非常に高く、研磨剤や耐火
　　　材料として使われます。
　　・シリコーン（シリコーン樹脂）
　　　ケイ素を中心に酸素や有機基が結びついた化合物で、耐熱性
　　　や耐候性に優れた材料として、医療や工業分野で利用されて
　　　います。

このように、炭素とケイ素は化学的性質が似ており（同じ周期表の
第14族元素）、その化合物も工業的に非常に重要です。

【Remarks】
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