周期表の族と周期
18の族に共通する性質と、縦の列が化学的性質を予測できる理由。
周期表は格子状になっており、縦と横それぞれの方向に意味がある。族は縦に並ぶ18本の列であり、周期は横に並ぶ7本の行である。同じ族に属することは元素の振る舞いを予測する材料になる。なぜなら同じ列の元素はすべて最外殻電子の数が同じだからである。周期は、その電子が何層の電子殻に分かれて収まっているかを示す。
周期表を成立させているのはまさにこの工夫であり、同じように振る舞う元素が縦に積み重なるよう配列されている。メンデレーエフは電子の存在すら知られていない時代に、観測された化学的性質だけを頼りにこの並びを作り上げた。
族を下へ進むと
族を下へ進むほど、最外殻電子は原子核から遠い電子殻に入り、内側の電子による遮蔽も大きくなる。原子は大きくなり、イオン化エネルギーは下がり、電気陰性度も下がる。金属はより反応性が高くなり、非金属はより反応性が低くなる。セシウムがリチウムよりもはるかに激しく水と反応するのは、まさにこの理由による。
周期を右へ進むと
周期を右へ進むと陽子が増える一方で最外殻は変わらないため、原子核はより強く電子を引き寄せる。原子は小さくなり、イオン化エネルギーと電気陰性度は上がり、性質は金属から半金属、非金属へと移り変わって、各周期は最外殻が満たされた希ガスで終わる。
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よくある質問
族と周期の違いは何か。
族は縦の列であり、周期は横の行である。同じ族の元素は最外殻電子の数が同じであるため、化学的性質が似ている。同じ周期の元素は電子殻の数が同じで、性質は左の金属的なものから右の非金属的なものへと段階的に変化する。
族と周期はそれぞれいくつあるのか。
族は18、周期は7つある。ランタノイドとアクチノイドは通常、表の下に独立した2行として印刷されるが、実際には周期6と周期7に属し、18列の一般的な配置では族の番号を持たない。
周期表の17族とは何か。
17族はハロゲンで、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチン、テネシンが属する。いずれも最外殻を満たすのに電子が1個足りないため、強い酸化剤となり1-のイオンを作り、金属と直接反応して塩を生じる。「ハロゲン」という名前自体が「塩を作るもの」を意味する。
同じ族の元素が似た振る舞いをするのはなぜか。
化学反応を担うのは最外殻電子であり、同じ族の元素はその数が同じだからである。リチウム、ナトリウム、カリウムはいずれも最外殻に1個の緩く結びついた電子を持つため、三者とも水と反応するが、下に進むほどその電子が原子核に弱く束縛されているため、反応はより激しくなる。