元素の周期律、周期表とは、意味の解説と画像


19世紀になると電気分解やスペクトル分析によって新元素が発見されるようになってきます。
1869年にドミトリ・メンデレーエフとマイヤーの独立の提案によって周期表が示されました。

元素を原子番号順に並べると、周期的に性質が類似した元素が出現します。
元素の性質が周期的に変化することを周期律といいます。
これは最外殻軌道の電子数が同じ元素は性質が類似していることを示しています。
中性の原子から電子を一個取り去れば陽イオンが生成し、電子を1個付加すれば陰イオンが生成します。
例えば、陽イオンになりやすさの尺度である第一イオン化エネルギー、陰イオンになりやすさの尺度である電子親和力、ライナス・ポーリングが結合解離エネルギーに基づいて最初に提案した電気陰性度などです。
電気陰性度はいくつかの尺度が提案されており、第一イオン化エネルギーと電子親和力の和の1/2で表したロバート・マリケンの値も使われています。


現在の周期表は長周期型と呼ばれるもので、元素は18の族と7周期に分類されます。
1、2族はs軌道、13~18族はp軌道の充填に対応し、それぞれsブロック元素、pブロック元素と呼ばれる典型元素です。
典型元素では電子配置は最外殻のみが不完全で、性質が原子番号の増加と共に変化します。
一方3~12族はd軌道の充填に対応しており、欄外に示されているf軌道の充填に対応する元素と合わせて遷移元素と呼ばれます。
遷移元素では不完全に充填されたd、f軌道を持ち、原子番号の増加に伴って、最外核の電子は一個または二個のまま周期表の順に電子がうめられていきます。


元素の周期表の画像その2

1族はアルカリ金属と呼ばれ、軽くて柔らかい金属、反応性が激しく、常温で水と反応して水素を発生し、水溶液は強アルカリ性を示します。
また炎色反応を示します。

2族はBe、Mgを除きアルカリ土類金属と呼ばれ、1族元素より硬く、反応性も低いです。
水と反応して水溶液はアルカリ性を示します。
また炎色反応を示します。


13族はホウ素族とも呼ばれ、Bは非金属性が強いがAI以下は金属です。

14族は炭素族とも呼ばれ、Cは非金属、Si、Geは半導体、Sn、Pbは金属の性質を示します。

15族はNは非金属ですが、下に行くほど金属性が増します。

16族は、O、Sは非金属、S、Se、Teはカルコゲンと呼ばれます。

17族はハロゲン元素と呼ばれ、単体は2原子分子で反応性が高い、水素と反応してハロゲン化水素を生成します。
外部遷移元素はdブロック元素とも呼ばれ、最外殻の電子は2または1個のまま内殻の電子数が変化します。
左右の元素の性質が類似し、錯体、有機金属化合物など有用な固体化合物を作る能力が高いです。
いくつかの酸化数を持つ元素が多く存在します。

内部遷移元素はfブロック元素と呼ばれ、原子番号に伴って4f軌道が埋まっていくのがランタノイド、5f軌道が埋まっていくのがアクチノイドです。

原子量表では、原子番号112のコペルニシウムまでと114のフレロビウム、116のリバモリウムの名称と原子量が示されています。
原子番号で118番目までの元素が発見されていますが、元素名は暫定的な名称とされています。
なお原子番号113のウンウントリウムは日本で発見された元素です。


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