元素周期表

周期表の読み方

それぞれのマスには、四つの情報がまとめられている。左上の小さな数字は原子番号で、原子核にある陽子の数を示す。この数字こそがその元素をその元素たらしめている正体であり、数字が変われば別の元素になる。

大きな文字は元素記号で、国際的に統一された略号であるため、世界中どの言語でも同じ文字が使われる。ただし多くはラテン語に由来し、日本語の元素名とは対応しない。鉄（Fe）はラテン語のferrum、金（Au）はaurum、鉛（Pb）はplumbumから来ている。記号の下には元素名、さらに下には原子量（原子質量単位）が示される。

表の並び方そのものにも意味がある。横の行を右へ読むと原子番号が一つずつ増え、性質も少しずつ変化していく。左側の金属から右側の非金属へと移り変わるのがその一例である。縦の列を下へ読むと、性質の似た元素が並ぶ。これは、最も外側の電子殻にある電子の数が同じだからである。

元素はどのように並んでいるか

周期表には、三つの並べ方の考え方が重なっている。

• 周期は、七つある横の行を指す。周期の番号は原子が持つ電子殻の数を示し、周期3にある元素はどれも電子殻が三つである。
• 族は、十八本ある縦の列を指す。同じ族の元素は最も外側にある電子の数が同じで、それゆえ化学的性質も似ている。1族はアルカリ金属、17族はハロゲン、18族は貴ガスである。
• ブロックは、電子が入っていく軌道の種類にちなんで名付けられた領域で、s・p・d・fの四種類がある。s ブロックは左端の2列、p ブロックは右側の6列、d ブロックは中央の10列、f ブロックは下に分かれた2行である。

下にはみ出した2行があるのはなぜか

fブロックは本来、周期6・7の2族と3族の間に入る。しかし、そのとおりに並べると32列の表になってしまい、教科書のページや教室の壁には収まらない。そこで慣例として切り出し、下の2行として表示し、本来の位置には「57〜71」「89〜103」という印だけを残している。

上の表を32列表示に切り替えると、fブロックは本来の位置に戻る。

周期表の短い歴史

1860年ごろ、化学者たちはすでに60種類ほどの元素を知っており、そこに何らかの規則があると考えていたが、誰もその型を完成させられなかった。1869年、ドミトリ・メンデレーエフが自らの並べ方を発表し、それを機能させたのは一種の思い切りだった。規則からすればまだ見つかっていない元素があるはずの場所には、あえて空欄を残し、質量・密度・酸化物の色まで予測してみせたのである。

ガリウムが1875年、スカンジウムが1879年、ゲルマニウムが1886年に見つかり、いずれも予測どおりの性質を示した。空欄があったからこそ表は検証可能になり、そしてその検証に耐えた。メンデレーエフは原子の重さで並べていたため、いくつかの厄介な例外が残ったが、1913年にヘンリー・モーズリーが、本当の並べ方の基準は原子核の電荷、つまり原子番号であることを示し、この例外を解決した。

2016年には113番元素にニホニウムの名がついた。理化学研究所（理研）の研究チームが9年にわたる実験を重ね、わずか3個の原子を作り出して確認した、アジアで初めて発見された元素である。日本の国名にちなんで名付けられた、これまでのところ唯一の元素でもある。