まとめ
【定義】
アルミニウムが水酸化ナトリウム水溶液と反応した際に生成される、水に溶けやすい無色の物質である。化学式は $Na[Al(OH)_4]$ と表され、アルミニウムが両性金属としての性質を持つことを示す代表的な化合物である。
学習の要点
- 重要語句：両性金属、錯イオン、化学反応の量的関係、過不足のある反応
- 用語の意義：アルミニウムや亜鉛などの特定の金属が、酸だけでなく強塩基の水溶液とも反応して水素を発生させる性質を理解する上で重要な物質である。
解説
アルミニウムに水酸化ナトリウム水溶液を加えると、激しく気体を発生しながら溶解し、四水酸化アルミン酸ナトリウムが生成される。この反応で発生する気体は水素であり、アルミニウムが酸とも塩基とも反応する「両性金属」であることを証明する実験事実として重要である。
金属と酸・塩基の反応における水素の発生量は、反応物の一方がなくなるまで、加えた物質の量に比例して増加する。例えば、一定量の塩酸にアルミニウムを加えていく場合、アルミニウムの質量に比例して水素の発生量は増えるが、塩酸がすべて反応し終えた時点で、それ以上アルミニウムを加えても水素の発生は止まり、グラフは水平となる。この変化の境界点（過不足なく反応した点）を特定することで、物質の量的関係を把握することができる。
金属の種類によって水酸化ナトリウム水溶液に対する反応性は異なる。アルミニウムや亜鉛は反応して水素を発生させるが、鉄や銅は反応せず、変化は見られない。このように、特定の液体に対して反応する金属としない金属があることを区別することが、物質の性質を同定する鍵となる。
補足
四水酸化アルミン酸ナトリウムに含まれる $[Al(OH)_4]^-$ は、中心のアルミニウムイオンに4つの水酸化物イオンが配位結合した「テトラヒドロキシドアルミン酸イオン」という錯イオンである。
参照: 学習指導要領準拠資料
小学生のみなさんへ
アルミニウムという金属を、水酸化ナトリウムという特別な液体に入れると、あわ（水素）を出してとけていきます。このとき、液体の中にとけてできた物質が「四水酸化アルミン酸ナトリウム」です。
金属には、液体にとけるものと、とけないものがあります。水酸化ナトリウムの場合、アルミニウムや亜鉛（あえん）はとけますが、鉄や銅（どう）はとけません。このように、金属の種類によって性質がちがうことを覚えておきましょう。
また、金属と液体の反応では、どちらかがなくなると、あわ（水素）が出るのは止まってしまいます。グラフで見ると、最初は右肩上がりに増えていきますが、ちょうどよい量で反応が終わると、そのあとは横一直線になります。これは、もう反応する相手がいなくなったことを表しています。
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