各元素の価電子

最外殻電子の数、族の番号から予測する方法、そしてその法則が通用しなくなる範囲。

価電子とは最外殻を占める電子であり、実際の化学反応に関わるのはこの電子だけである。原子の性質はほぼすべて、価電子を何個持ち、殻を満たすのにあと何個必要かで決まる。ナトリウムは放出したい電子を1個持ち、塩素は電子が1個足りず、ナトリウムからそれを受け取る。この組み合わせから食塩が生まれる。

族の番号による法則

典型元素では、族の番号がそのまま答えになる。1族と2族はそれぞれ価電子を1個と2個持ち、13族から18族までは族番号から10を引けばよい。16族は6個、17族は7個、18族は8個で最外殻が満たされており、これこそ希ガスが反応しない理由である。

法則が通用しない範囲

dブロックとfブロックでは、外側のs電子と内側のd電子やf電子のエネルギーが近いため、結合に関わる電子の数は化合物によって変わる。断りが必要な数値を示すのではなく、この表ではそれらを「可変」と表記し、電子配置を示すにとどめている。

各元素の価電子
#	元素周期表	価電子数	最外殻の電子配置	族	電子殻
1	H水素	1	1s¹	1	1
2	Heヘリウム	2	1s²	18	2
3	Liリチウム	1	2s¹	1	2, 1
4	Beベリリウム	2	2s²	2	2, 2
5	Bホウ素	3	2s² 2p¹	13	2, 3
6	C炭素	4	2s² 2p²	14	2, 4
7	N窒素	5	2s² 2p³	15	2, 5
8	O酸素	6	2s² 2p⁴	16	2, 6
9	Fフッ素	7	2s² 2p⁵	17	2, 7
10	Neネオン	8	2s² 2p⁶	18	2, 8
11	Naナトリウム	1	3s¹	1	2, 8, 1
12	Mgマグネシウム	2	3s²	2	2, 8, 2
13	Alアルミニウム	3	3s² 3p¹	13	2, 8, 3
14	Siケイ素	4	3s² 3p²	14	2, 8, 4
15	Pリン	5	3s² 3p³	15	2, 8, 5
16	S硫黄	6	3s² 3p⁴	16	2, 8, 6
17	Cl塩素	7	3s² 3p⁵	17	2, 8, 7
18	Arアルゴン	8	3s² 3p⁶	18	2, 8, 8
19	Kカリウム	1	4s¹	1	2, 8, 8, 1
20	Caカルシウム	2	4s²	2	2, 8, 8, 2
21	Scスカンジウム	可変	4s² 3d¹	3	2, 8, 9, 2
22	Tiチタン	可変	4s² 3d²	4	2, 8, 10, 2
23	Vバナジウム	可変	4s² 3d³	5	2, 8, 11, 2
24	Crクロム	可変	3d⁵ 4s¹	6	2, 8, 13, 1
25	Mnマンガン	可変	4s² 3d⁵	7	2, 8, 13, 2
26	Fe鉄	可変	4s² 3d⁶	8	2, 8, 14, 2
27	Coコバルト	可変	4s² 3d⁷	9	2, 8, 15, 2
28	Niニッケル	可変	4s² 3d⁸	10	2, 8, 16, 2
29	Cu銅	可変	4s¹ 3d¹⁰	11	2, 8, 18, 1
30	Zn亜鉛	可変	4s² 3d¹⁰	12	2, 8, 18, 2
31	Gaガリウム	3	4s² 3d¹⁰ 4p¹	13	2, 8, 18, 3
32	Geゲルマニウム	4	4s² 3d¹⁰ 4p²	14	2, 8, 18, 4
33	Asヒ素	5	4s² 3d¹⁰ 4p³	15	2, 8, 18, 5
34	Seセレン	6	4s² 3d¹⁰ 4p⁴	16	2, 8, 18, 6
35	Br臭素	7	4s² 3d¹⁰ 4p⁵	17	2, 8, 18, 7
36	Krクリプトン	8	4s² 3d¹⁰ 4p⁶	18	2, 8, 18, 8
37	Rbルビジウム	1	5s¹	1	2, 8, 18, 8, 1
38	Srストロンチウム	2	5s²	2	2, 8, 18, 8, 2
39	Yイットリウム	可変	5s² 4d¹	3	2, 8, 18, 9, 2
40	Zrジルコニウム	可変	5s² 4d²	4	2, 8, 18, 10, 2
41	Nbニオブ	可変	5s¹ 4d⁴	5	2, 8, 18, 12, 1
42	Moモリブデン	可変	5s¹ 4d⁵	6	2, 8, 18, 13, 1
43	Tcテクネチウム	可変	5s² 4d⁵	7	2, 8, 18, 13, 2
44	Ruルテニウム	可変	5s¹ 4d⁷	8	2, 8, 18, 15, 1
45	Rhロジウム	可変	5s¹ 4d⁸	9	2, 8, 18, 16, 1
46	Pdパラジウム	可変	4d¹⁰	10	2, 8, 18, 18
47	Ag銀	可変	5s¹ 4d¹⁰	11	2, 8, 18, 18, 1
48	Cdカドミウム	可変	5s² 4d¹⁰	12	2, 8, 18, 18, 2
49	Inインジウム	3	5s² 4d¹⁰ 5p¹	13	2, 8, 18, 18, 3
50	Snスズ	4	5s² 4d¹⁰ 5p²	14	2, 8, 18, 18, 4
51	Sbアンチモン	5	5s² 4d¹⁰ 5p³	15	2, 8, 18, 18, 5
52	Teテルル	6	5s² 4d¹⁰ 5p⁴	16	2, 8, 18, 18, 6
53	Iヨウ素	7	5s² 4d¹⁰ 5p⁵	17	2, 8, 18, 18, 7
54	Xeキセノン	8	5s² 4d¹⁰ 5p⁶	18	2, 8, 18, 18, 8
55	Csセシウム	1	6s¹	1	2, 8, 18, 18, 8, 1
56	Baバリウム	2	6s²	2	2, 8, 18, 18, 8, 2
57	Laランタン	可変	6s² 5d¹	f	2, 8, 18, 18, 9, 2
58	Ceセリウム	可変	6s² 4f¹ 5d¹	f	2, 8, 18, 19, 9, 2
59	Prプラセオジム	可変	6s² 4f³	f	2, 8, 18, 21, 8, 2
60	Ndネオジム	可変	6s² 4f⁴	f	2, 8, 18, 22, 8, 2
61	Pmプロメチウム	可変	6s² 4f⁵	f	2, 8, 18, 23, 8, 2
62	Smサマリウム	可変	6s² 4f⁶	f	2, 8, 18, 24, 8, 2
63	Euユウロピウム	可変	6s² 4f⁷	f	2, 8, 18, 25, 8, 2
64	Gdガドリニウム	可変	6s² 4f⁷ 5d¹	f	2, 8, 18, 25, 9, 2
65	Tbテルビウム	可変	6s² 4f⁹	f	2, 8, 18, 27, 8, 2
66	Dyジスプロシウム	可変	6s² 4f¹⁰	f	2, 8, 18, 28, 8, 2
67	Hoホルミウム	可変	6s² 4f¹¹	f	2, 8, 18, 29, 8, 2
68	Erエルビウム	可変	6s² 4f¹²	f	2, 8, 18, 30, 8, 2
69	Tmツリウム	可変	6s² 4f¹³	f	2, 8, 18, 31, 8, 2
70	Ybイッテルビウム	可変	6s² 4f¹⁴	f	2, 8, 18, 32, 8, 2
71	Luルテチウム	可変	6s² 4f¹⁴ 5d¹	f	2, 8, 18, 32, 9, 2
72	Hfハフニウム	可変	6s² 4f¹⁴ 5d²	4	2, 8, 18, 32, 10, 2
73	Taタンタル	可変	6s² 4f¹⁴ 5d³	5	2, 8, 18, 32, 11, 2
74	Wタングステン	可変	6s² 4f¹⁴ 5d⁴	6	2, 8, 18, 32, 12, 2
75	Reレニウム	可変	6s² 4f¹⁴ 5d⁵	7	2, 8, 18, 32, 13, 2
76	Osオスミウム	可変	6s² 4f¹⁴ 5d⁶	8	2, 8, 18, 32, 14, 2
77	Irイリジウム	可変	6s² 4f¹⁴ 5d⁷	9	2, 8, 18, 32, 15, 2
78	Pt白金	可変	6s¹ 4f¹⁴ 5d⁹	10	2, 8, 18, 32, 17, 1
79	Au金	可変	6s¹ 4f¹⁴ 5d¹⁰	11	2, 8, 18, 32, 18, 1
80	Hg水銀	可変	6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰	12	2, 8, 18, 32, 18, 2
81	Tlタリウム	3	6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p¹	13	2, 8, 18, 32, 18, 3
82	Pb鉛	4	6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p²	14	2, 8, 18, 32, 18, 4
83	Biビスマス	5	6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p³	15	2, 8, 18, 32, 18, 5
84	Poポロニウム	6	6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁴	16	2, 8, 18, 32, 18, 6
85	Atアスタチン	7	6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁵	17	2, 8, 18, 32, 18, 7
86	Rnラドン	8	6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶	18	2, 8, 18, 32, 18, 8
87	Frフランシウム	1	7s¹	1	2, 8, 18, 32, 18, 8, 1
88	Raラジウム	2	7s²	2	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
89	Acアクチニウム	可変	7s² 6d¹	f	2, 8, 18, 32, 18, 9, 2
90	Thトリウム	可変	7s² 6d²	f	2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
91	Paプロトアクチニウム	可変	7s² 5f² 6d¹	f	2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
92	Uウラン	可変	7s² 5f³ 6d¹	f	2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
93	Npネプツニウム	可変	7s² 5f⁴ 6d¹	f	2, 8, 18, 32, 22, 9, 2
94	Puプルトニウム	可変	7s² 5f⁶	f	2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
95	Amアメリシウム	可変	7s² 5f⁷	f	2, 8, 18, 32, 25, 8, 2
96	Cmキュリウム	可変	7s² 5f⁷ 6d¹	f	2, 8, 18, 32, 25, 9, 2
97	Bkバークリウム	可変	7s² 5f⁹	f	2, 8, 18, 32, 27, 8, 2
98	Cfカリホルニウム	可変	7s² 5f¹⁰	f	2, 8, 18, 32, 28, 8, 2
99	Esアインスタイニウム	可変	7s² 5f¹¹	f	2, 8, 18, 32, 29, 8, 2
100	Fmフェルミウム	可変	5f¹² 7s²	f	2, 8, 18, 32, 30, 8, 2
101	Mdメンデレビウム	可変	7s² 5f¹³	f	2, 8, 18, 32, 31, 8, 2
102	Noノーベリウム	可変	7s² 5f¹⁴	f	2, 8, 18, 32, 32, 8, 2
103	Lrローレンシウム	可変	7s² 5f¹⁴ 6d¹	f	2, 8, 18, 32, 32, 9, 2
104	Rfラザホージウム	可変	7s² 5f¹⁴ 6d²	4	2, 8, 18, 32, 32, 10, 2
105	Dbドブニウム	可変	7s² 5f¹⁴ 6d³	5	2, 8, 18, 32, 32, 11, 2
106	Sgシーボーギウム	可変	7s² 5f¹⁴ 6d⁴	6	2, 8, 18, 32, 32, 12, 2
107	Bhボーリウム	可変	7s² 5f¹⁴ 6d⁵	7	2, 8, 18, 32, 32, 13, 2
108	Hsハッシウム	可変	7s² 5f¹⁴ 6d⁶	8	2, 8, 18, 32, 32, 14, 2
109	Mtマイトネリウム	可変	7s² 5f¹⁴ 6d⁷ (calculated)	9	2, 8, 18, 32, 32, 15, 2
110	Dsダームスタチウム	可変	7s² 5f¹⁴ 6d⁸	10	2, 8, 18, 32, 32, 16, 2
111	Rgレントゲニウム	可変	7s² 5f¹⁴ 6d⁹	11	2, 8, 18, 32, 32, 17, 2
112	Cnコペルニシウム	可変	7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰	12	2, 8, 18, 32, 32, 18, 2
113	Nhニホニウム	3	5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p¹	13	2, 8, 18, 32, 32, 18, 3
114	Flフレロビウム	4	7s² 7p² 5f¹⁴ 6d¹⁰	14	2, 8, 18, 32, 32, 18, 4
115	Mcモスコビウム	5	7s² 7p³ 5f¹⁴ 6d¹⁰	15	2, 8, 18, 32, 32, 18, 5
116	Lvリバモリウム	6	7s² 7p⁴ 5f¹⁴ 6d¹⁰	16	2, 8, 18, 32, 32, 18, 6
117	Tsテネシン	7	7s² 7p⁵ 5f¹⁴ 6d¹⁰	17	2, 8, 18, 32, 32, 18, 7
118	Ogオガネソン	8	7s² 7p⁶ 5f¹⁴ 6d¹⁰	18	2, 8, 18, 32, 32, 18, 8

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よくある質問

価電子とは何か。

価電子とは、原子の最も外側の電子殻を占める電子であり、結合に関われるだけ表面に近い位置にある。ある元素が化学的に何をするかは、価電子を何個持ち、殻を満たすのにあと何個必要かにほぼ完全に依存する。

価電子数はどのように求めるのか。

典型元素では族の番号を読み取ればよい。1族と2族はそれぞれ1個と2個である。13族から18族までは族番号から10を引いた数で、15族なら5個、17族なら7個になる。例外はヘリウムで、18族に属するが価電子は2個しかない。電子配置のうち最も外側の殻の電子を数える方法もある。

遷移元素の価電子数はいくつか。

一つに決まった正解はなく、この表でも「可変」と表記している理由である。最外殻のs電子と内側のd電子のエネルギーが近いため、どちらも結合に関与しうる。実際に参加する電子数は化合物によって異なる。鉄はFe2+では2個、Fe3+では3個を使う。

オクテット則とは何か。

ほとんどの典型元素は、価電子が8個、つまり最外殻のs軌道とp軌道が満たされた状態、希ガスがすでに持つ配置、で最も安定する。原子はこの状態に近づくために電子を得たり失ったり共有したりし、1族が1+のイオンを、17族が1-のイオンを作るのはこのためである。水素とヘリウムは2個で満足し、第3周期以降の元素は8個を超えることもある。