無機化学 II 第 7 回課題問 1．第 2 族元素が，アルカリ金属よりもイオン化しにくいことを示してみよう． (1) 周期表で横に並んだ Na と Mg それぞれの最外殻電子から見た有効核電荷を，スレーターの規則を用いて計算せよ．なお，電子による遮蔽は以下の数値を用いること．・同じ主量子数の電子による遮蔽：0.35 ・1 つ小さい主量子数の電子による遮蔽：0.85 ・2 つ以上小さい主量子数の電子による遮蔽：1 (2) 原子から電子を引き剥がしてイオン化するのに必要なエネルギーE は，最外殻電子から見た有効核電荷を Zeff，最外殻電子の主量子数を n とした時，E＝E0×Zeff2÷n2 で表されるとする（E0 はある定数）．これを使って， Mg から電子を引き抜いてイオン化するのは，Na をイオン化するのよりも困難である（＝Mg の方がイオン化しにくい）事を説明せよ．問 2．エネルギー密度の高い電池として，空気-マグネシウム電池というものがある．この電池では，以下のようにマグネシウムの酸化（電子を放出する）と，空気中の酸素の還元（電子を受け取る）を組み合わせることで電流が流れる．負極：Mg → Mg2+ + 2e－正極：O2 + 2H2O + 4e－ + → 4OH－（トータルでの反応式は，2Mg + O2 + 2H2O → 2Mg(OH)2）「1 リットルの体積の Mg」を含む空気-Mg 電池は，何 Ah の電流を出すことが出来るのかを計算せよ．Ah は， [アンペア×時間]という単位であり，1 アンペアの電流を 1 時間流すと流れた電荷の総量が 1 Ah になる．なお， Mg の原子量は 24.3，Mg の密度は 1.74 g/cm3，電子 1 mol 個はおよそ 26.8 Ah に相当する．（1 L の Mg が何 mol かを求め，電子が何 mol 流れるのかを計算し，Ah に直せば良い）問 3．第 2 族元素の一つ，カルシウム（のイオン）は生体中で非常に重要な役割を担っている．骨や歯，殻（貝や鶏卵など）といった構造材の主成分になる，と言うのももちろん重要なのだが，それ以外にも重要な役割を担っている．生物におけるカルシウムイオンの重要な役割について調べ，簡単にまとめよ．