英語版クイズをもとにAIで日本語で作成しました。出典は日本語版ウィキペディアにリンクしています。
ナトリウムは原子番号11のアルカリ金属。食塩の成分として身近だが、単体は水と激しく反応する扱いの難しい金属でもある。 このクイズでは、名前の由来や発見の歴史、単体の性質と化学反応、原子炉や電池での用途、同位体、そして体内で働くナトリウムポンプまでを取り上げる。 やさしい問題から専門的な問題まで、順に挑戦してみよう。
全30問の答えと解説。クイズで遊ぶ
Q 01ナトリウムイオンの過剰摂取が大きな原因となる病気は？
高血圧
体が濃度を一定に保とうとして水分をため込むことが、その仕組みとされる。
Q 02ナトリウムの原子番号はいくつ？
11
元素記号はNaで、原子量は22.99。アルカリ金属元素であり、典型元素のひとつでもある。
Q 03ナトリウムが水と反応するときに発生する気体は？
水素
比重は0.97で水よりわずかに軽い。反応は激しく、反応熱で点火されると爆発することもある。
Q 04ナトリウムランプが使われている場所として知られるのは？
トンネルの中
この光はD線と呼ばれ、波長589.6 nmのD1と589.0 nmのD2の二本からなる。
Q 05金属ナトリウムを保存するときに浸ける液体は？
灯油
アルコールなどのプロトン溶媒とは反応してしまうが、エーテルとは反応しない。
Q 061807年にナトリウムを発見した化学者は誰？
ハンフリー・デービー
化合物を電気分解するという方法で取り出された。反応性が高いため、天然には単体の金属として存在しない元素である。
Q 07日本語の「ナトリウム」という名称はどの言語から輸入された？
ドイツ語
元素記号のNaも同じ言語のNatriumに由来する。一方、IUPAC名は英語からsodiumとされている。
Q 08素手で触れたナトリウムは、手の水分と化合して何になる？
水酸化ナトリウム
こうしてできた物質が皮膚を侵すため、素手で扱ってはならない。日本では法律で劇物にも指定されている。
Q 09工業分野、とくに化合物名でナトリウムを指す呼び名は？
ソーダ
漢字では「曹達」と書く。英語名のsodiumにもとづくソジウムという呼び方もある。
Q 10金属ナトリウムの単体が天然に存在しない理由は？
空気中で容易に酸化されるから
酸や塩基にも侵される、非常に反応性の高い金属である。
Q 11単体のナトリウムが冷却材として使われる原子炉は？
高速増殖炉
熱伝導率がよく、高温でも液体のまま存在できる性質が生かされている。
Q 12ナトリウムを負極に使うNaS電池で、正極に使われる物質は？
硫黄
この電池は大型の非常用電源や、風力発電のエネルギー貯蔵に利用されている。
Q 13ヒトの体内で、ナトリウムの大部分が分布しているのはどこ？
細胞外液
生体にとって重要な電解質のひとつで、神経細胞や心筋細胞の興奮にも欠かせない。
Q 14冷却のため、中空にしてナトリウムを封入するエンジン部品は？
Q 21恒星の中で、ナトリウムはどの元素の原子2つの核融合で生成される？
炭素
こうして生まれる23Naは、ナトリウムでただ一つの安定同位体である。
Q 22消防法でナトリウムは第何類の危険物に指定されている？
第3類
毒物及び劇物取締法では劇物にも指定されている。
Q 23水中でナトリウム陽イオンが反発し合い、爆発的に離散する現象は？
クーロン爆発
電子を突然失った陽イオンどうしが互いに近接しているため、大きな反発力を受ける。
Q 24ナトリウムが電子1個を放出し、溶媒和電子を生じる溶媒は？
排気バルブ
融点の低いナトリウムが内部で溶け、部品の動きに伴って揺れ動くことで熱を運ぶ。
Q 15ナトリウムの語源とされるラテン語「natron」が意味するものは？
天然炭酸ソーダ
同じものを指すギリシャ語の νίτρον が由来だともいわれている。
Q 16水酸化物や塩化物から金属ナトリウムの単体を得る方法は？
融解塩電解
代表的な製法として、カストナー法とダウンズ法の二つが知られている。
Q 17日本でナトリウムを「ソジウム」とも呼ぶのは主にどの分野？
医薬学や栄養学
ソジウムは英語のsodiumにあたる読み方で、ソディウムと書かれることもある。
Q 18常温・常圧でのナトリウムの結晶構造は？
体心立方構造
BCC構造とも呼ばれる。融点は98 °Cと低く、沸点は883 °Cである。
Q 19空気中に長く放置した金属ナトリウムは、最終的に何になる？
炭酸ナトリウム
乾いた空気中でも速やかに酸化され、まず表面の輝きが失われていく。
Q 20ダウンズ法でナトリウムを生産するときの原料は？
NaCl
もう一つの製法であるカストナー法は、工業生産としては使用されていない。
液体アンモニア
有機化学で知られるバーチ還元は、この溶媒和電子によって起こる。
Q 25約200万気圧の高圧下で、ナトリウムにはどんな変化が起こる？
金属光沢を失い透明になる
この圧力は200 GPaにあたり、このとき結晶構造も変化している。
Q 26ナトリウムがアルコールのヒドロキシ基と反応して与える化合物は？
アルコキシド
カルボン酸やフェノール類とも同じように反応し、いずれの場合も気体が発生する。
Q 27ヒトの体内で、細胞の外のナトリウム濃度は何mol/m3程度に保たれる？
135–145
この濃度で存在するナトリウムイオンが、細胞の外にある陽イオンの大半を占めている。
Q 28厚さ数mmの固体金属ナトリウムを透過する光は何と呼ばれる？
真空紫外線
温度150℃の液体金属ナトリウムも、この光を通すことが知られている。
Q 29水に投げ込んだナトリウムから出た電子が、溶媒和されて呈する色は？
藍色
電子は水分子との接触によってナトリウム原子から飛び出し、周囲の水に取り囲まれる。
Q 30宇宙線による核破砕で生成される22Naの半減期は？
2.6年
宇宙線誘導核種と呼ばれ、自然界では雨水などに痕跡量が存在している。