価数・酸化数がわかる周期表
118元素のイオンの価数と酸化数を一覧にし、族番号から価数を予測する方法とともに示す。
元素の価数とは、化合物をつくる際に電子を失ったり得たりした結果として生じる電荷のことである。原子はもともと陽子と電子の数が等しく電気的に中性だが、電子を1個失えば陽子が1個過剰になって正の電荷を帯び、電子を1個得れば電子が過剰になって負の電荷を帯びる。
周期表の大部分では、暗記に頼らず族番号を見るだけで価数を予測できる。
族番号の法則が通用しない範囲
族番号による予測はs・pブロックでは信頼できるが、それ以外では当てはまりにくい。最も分かりやすい例はdブロックで、遷移金属の多くは複数の酸化数をとるため、どの酸化数を使っているかを示す必要がある。塩化鉄(III)のようにローマ数字を添えるのはそのためである。
pブロックの重い金属には別の変則性があり、これを不活性電子対効果と呼ぶ。タリウム、鉛、ビスマスは最外殻のs電子対が結合に使われにくいため、族番号から予想される価数より2小さい価数を好む。
| # | 元素周期表 | よくみられる価数 | 酸化数 | 族 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | H水素 | +1, −1 | −1, +1 | 1 |
| 2 | Heヘリウム | なし | 0 | 18 |
| 3 | Liリチウム | +1 | +1 | 1 |
| 4 | Beベリリウム | +2 | +2 | 2 |
| 5 | Bホウ素 | +3 | +3 | 13 |
| 6 | C炭素 | +4, −4 | −4, +2, +4 | 14 |
| 7 | N窒素 | −3 | −3, −2, −1, +1, +2, +3, +4, +5 | 15 |
| 8 | O酸素 | −2 | −2 | 16 |
| 9 | Fフッ素 | −1 | −1 | 17 |
| 10 | Neネオン | なし | 0 | 18 |
| 11 | Naナトリウム | +1 | +1 | 1 |
| 12 | Mgマグネシウム | +2 | +2 | 2 |
| 13 | Alアルミニウム | +3 | +3 | 13 |
| 14 | Siケイ素 | +4, −4 | −4, +2, +4 | 14 |
| 15 | Pリン | −3 | −3, +3, +5 | 15 |
| 16 | S硫黄 | −2 | −2, +2, +4, +6 | 16 |
| 17 | Cl塩素 | −1 | −1, +1, +3, +5, +7 | 17 |
| 18 | Arアルゴン | なし | 0 | 18 |
| 19 | Kカリウム | +1 | +1 | 1 |
| 20 | Caカルシウム | +2 | +2 | 2 |
| 21 | Scスカンジウム | +3 | +3 | 3 |
| 22 | Tiチタン | +4, +3 | +2, +3, +4 | 4 |
| 23 | Vバナジウム | +5, +4, +3, +2 | +2, +3, +4, +5 | 5 |
| 24 | Crクロム | +3, +6, +2 | +2, +3, +6 | 6 |
| 25 | Mnマンガン | +2 | +2, +3, +4, +7 | 7 |
| 26 | Fe鉄 | +2, +3 | +2, +3 | 8 |
| 27 | Coコバルト | +2, +3 | +2, +3 | 9 |
| 28 | Niニッケル | +2 | +2, +3 | 10 |
| 29 | Cu銅 | +2, +1 | +1, +2 | 11 |
| 30 | Zn亜鉛 | +2 | +2 | 12 |
| 31 | Gaガリウム | +3 | +3 | 13 |
| 32 | Geゲルマニウム | +4, +2 | −4, +2, +4 | 14 |
| 33 | Asヒ素 | −3 | −3, +3, +5 | 15 |
| 34 | Seセレン | −2 | −2, +4, +6 | 16 |
| 35 | Br臭素 | −1 | −1, +1, +3, +5 | 17 |
| 36 | Krクリプトン | なし | 0 | 18 |
| 37 | Rbルビジウム | +1 | +1 | 1 |
| 38 | Srストロンチウム | +2 | +2 | 2 |
| 39 | Yイットリウム | +3 | +3 | 3 |
| 40 | Zrジルコニウム | +4 | +4 | 4 |
| 41 | Nbニオブ | +5 | +3, +5 | 5 |
| 42 | Moモリブデン | +6, +4 | +4, +6 | 6 |
| 43 | Tcテクネチウム | +7, +4 | +4, +6, +7 | 7 |
| 44 | Ruルテニウム | +3, +4 | +3, +4 | 8 |
| 45 | Rhロジウム | +3 | +3 | 9 |
| 46 | Pdパラジウム | +2, +4 | +2, +3, +4 | 10 |
| 47 | Ag銀 | +1 | +1 | 11 |
| 48 | Cdカドミウム | +2 | +2 | 12 |
| 49 | Inインジウム | +3 | +3 | 13 |
| 50 | Snスズ | +2, +4 | −4, +2, +4 | 14 |
| 51 | Sbアンチモン | −3 | −3, +3, +5 | 15 |
| 52 | Teテルル | −2 | −2, +4, +6 | 16 |
| 53 | Iヨウ素 | −1 | −1, +1, +5, +7 | 17 |
| 54 | Xeキセノン | なし | 0, +2, +4, +6 | 18 |
| 55 | Csセシウム | +1 | +1 | 1 |
| 56 | Baバリウム | +2 | +2 | 2 |
| 57 | Laランタン | +3 | +3 | f |
| 58 | Ceセリウム | +3, +4 | +3, +4 | f |
| 59 | Prプラセオジム | +3 | +3 | f |
| 60 | Ndネオジム | +3 | +3 | f |
| 61 | Pmプロメチウム | +3 | +3 | f |
| 62 | Smサマリウム | +3 | +2, +3 | f |
| 63 | Euユウロピウム | +3, +2 | +2, +3 | f |
| 64 | Gdガドリニウム | +3 | +3 | f |
| 65 | Tbテルビウム | +3 | +3 | f |
| 66 | Dyジスプロシウム | +3 | +3 | f |
| 67 | Hoホルミウム | +3 | +3 | f |
| 68 | Erエルビウム | +3 | +3 | f |
| 69 | Tmツリウム | +3 | +3 | f |
| 70 | Ybイッテルビウム | +3, +2 | +2, +3 | f |
| 71 | Luルテチウム | +3 | +3 | f |
| 72 | Hfハフニウム | +4 | +4 | 4 |
| 73 | Taタンタル | +5 | +5 | 5 |
| 74 | Wタングステン | +6, +4 | +4, +6 | 6 |
| 75 | Reレニウム | +7, +4 | +4, +6, +7 | 7 |
| 76 | Osオスミウム | +4 | +3, +4 | 8 |
| 77 | Irイリジウム | +3, +4 | +3, +4 | 9 |
| 78 | Pt白金 | +2, +4 | +2, +4 | 10 |
| 79 | Au金 | +3, +1 | +1, +3 | 11 |
| 80 | Hg水銀 | +2, +1 | +1, +2 | 12 |
| 81 | Tlタリウム | +1, +3 | +1, +3 | 13 |
| 82 | Pb鉛 | +2, +4 | +2, +4 | 14 |
| 83 | Biビスマス | +3 | +3, +5 | 15 |
| 84 | Poポロニウム | +4, +2 | −2, +2, +4 | 16 |
| 85 | Atアスタチン | −1, +1 | −1, +1, +3, +5, +7 | 17 |
| 86 | Rnラドン | なし | 0 | 18 |
| 87 | Frフランシウム | +1 | +1 | 1 |
| 88 | Raラジウム | +2 | +2 | 2 |
| 89 | Acアクチニウム | +3 | +3 | f |
| 90 | Thトリウム | +4 | +4 | f |
| 91 | Paプロトアクチニウム | +5 | +4, +5 | f |
| 92 | Uウラン | +6, +4 | +3, +4, +5, +6 | f |
| 93 | Npネプツニウム | +5 | +3, +4, +5, +6 | f |
| 94 | Puプルトニウム | +4 | +3, +4, +5, +6 | f |
| 95 | Amアメリシウム | +3 | +3, +4, +5, +6 | f |
| 96 | Cmキュリウム | +3 | +3 | f |
| 97 | Bkバークリウム | +3 | +3, +4 | f |
| 98 | Cfカリホルニウム | +3 | +3 | f |
| 99 | Esアインスタイニウム | +3 | +3 | f |
| 100 | Fmフェルミウム | +3 | +3 | f |
| 101 | Mdメンデレビウム | +3 | +2, +3 | f |
| 102 | Noノーベリウム | +2, +3 | +2, +3 | f |
| 103 | Lrローレンシウム | +3 | +3 | f |
| 104 | Rfラザホージウム | +4 | +4 | 4 |
| 105 | Dbドブニウム | +5 | +3, +4, +5 | 5 |
| 106 | Sgシーボーギウム | +6 | 0, +3, +4, +5, +6 | 6 |
| 107 | Bhボーリウム | +7 | +3, +4, +5, +7 | 7 |
| 108 | Hsハッシウム | +8 | +2, +3, +4, +5, +6, +8 | 8 |
| 109 | Mtマイトネリウム | なし | +1, +3, +4, +6, +8, +9 | 9 |
| 110 | Dsダームスタチウム | なし | 0, +2, +4, +6, +8 | 10 |
| 111 | Rgレントゲニウム | なし | −1, +1, +3, +5 | 11 |
| 112 | Cnコペルニシウム | なし | 0, +1, +2 | 12 |
| 113 | Nhニホニウム | なし | — | 13 |
| 114 | Flフレロビウム | なし | 0, +1, +2, +4, +6 | 14 |
| 115 | Mcモスコビウム | なし | +1, +3 | 15 |
| 116 | Lvリバモリウム | なし | −2, +2, +4 | 16 |
| 117 | Tsテネシン | −1, +1 | −1, +1, +3, +5 | 17 |
| 118 | Ogオガネソン | なし | −1, 0, +1, +2, +4, +6 | 18 |
元素周期表についてさらに知る
関連する計算機
よくある質問
周期表からイオンの価数はどう読み取れるか?
典型元素であれば族番号から直接読み取れる。1族は1価の陽イオン、2族は2価の陽イオン、13族は3価の陽イオンになる。反対側では、17族は1価の陰イオン、16族は2価の陰イオン、15族は3価の陰イオンになる。18族の貴ガスはイオンをつくらない。このルールが成り立つのは、原子が最外殻を空にするか満たすか、どちらか安上がりな方を選んで電子を出し入れするためである。
遷移金属はなぜ複数の価数をとるのか?
最外殻のs電子と内側のd電子のエネルギーが非常に近いため、反応する相手によって遷移金属は2個、3個、あるいはそれ以上の電子を放出できる。鉄はFe²⁺とFe³⁺をつくり、銅はCu⁺とCu²⁺をつくる。これは化合物の色の違いも説明する。酸化数が異なれば吸収する波長も異なるからである。
価数と酸化数はどう違うのか?
イオンの価数は実在するイオンの物理的な性質であり、Na⁺は実際に陽子より電子が1個少ない。酸化数は計算上の道具であり、化合物中の結合がすべて完全にイオン結合だったと仮定した場合にその原子が持つはずの電荷である。単純なイオンでは両者は一致するが、共有結合性の化合物では酸化数は測定量というより便利な近似にすぎない。
価数が0になる元素はどれか?
純粋な単体の状態にある元素は、金属鉄でも酸素分子でも硫黄でも、酸化数は0である。18族の貴ガスは最外殻がすでに満たされているため、ほとんどの状況で酸化数0を保つが、キセノンやクリプトンは適切な条件下で化合物をつくることがある。