今回は周期表の解説です。
周期表は化学の基礎の基礎であり、
古代の錬金術から近代の研究までの叡智が詰まっています。
ただ語呂合わせで丸暗記するのもいいですが、
周期表の意味を考えてみるのも面白いと思います。
では解説していきます。
周期表とは
「周期表」とは、元素を原子番号順に並べた表です。
横の列のことを「周期」、縦の列のことを「族」といい、
同じ族に属する元素の性質は似ています。
ただ順番に並べただけで性質が似てくるというのは面白いですね。
このように元素の性質が一定の周期で変わることを、
元素の「周期律」といいます。
周期表の意味
周期表はどのような意味を持っているのでしょうか。
また、なぜ周期が生まれているのでしょうか。
メンデレーエフの時代とは違い現代は「電子配置」がわかっています。
電子配置に注目することで、
周期表の意味を読み取っていきましょう。
それでは解説していきます。
電子が元素に詰まるとき、
内側の電子殻から順番に、
より正確にはエネルギーの低い軌道から順に、
詰まっていくのでした。
このときの”最外軌道電子”ごとに色分けすると、
周期表は以下のようになります。
（※本当は”最外軌道電子”なんて言葉はないですが）
例えば1族は最外殻のs軌道に電子が1個の状態、
17族は最外殻のp軌道に電子が1個足りない状態です。
3-12族もd軌道の電子の数が一致しています。
同じ族が同じような化学的性質を持つのは、
当たり前に感じてきますね。
周期表内の元素の分類
まず元素は大きく「典型元素」と「遷移元素」に分けられます。
典型元素は”最外軌道”がp軌道であり、
単純に最外殻に電子が詰まっていくため、
典型元素と呼ばれます。
一方d軌道やf軌道が”最外軌道”となり、
内側の電子殻に電子が入っていくのが遷移元素です。
12族はd軌道の最後の電子が詰まることで、内側の電子殻に電子が入る余地がなくなっています。だから典型元素として考えることができます。
また元素に周期が見つかる以前からの呼び名で、
Hを除く1族の元素を「アルカリ金属」、
Be、Mgを除く2族の元素を「アルカリ土類金属」、
17族の元素を「ハロゲン」、
18族の元素を「希ガス」と呼ぶことがります。。
例えばアルカリ金属は最外殻に1つの電子しかないため、
電子を放出しやすく非常に陽性が高いです。
一方でハロゲンは最外殻にあと1つ電子があると、
ちょうど軌道がいっぱいになるため、
電子を受け取る力、つまり陰性が強いです。
このようなわかりやすい性質から、
個別に名前が付いているのですね。
まとめ
今回は周期表を確認しました。
軌道を理解することで、
周期表をより深く理解できたのではないでしょうか。
