第7族元素

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7
周期
4 25
Mn
5 43
Tc
6 75
Re
7 107
Bh

第7族元素(だいななぞくげんそ)は、周期表において第7族に属するマンガンテクネチウムレニウムボーリウムのこと。マンガン族元素と呼ばれることもある

最外殻のs軌道と、一つ内側のd軌道を占有する電子の和が7個になる。従って、最大の原子価は、7価である。通常は、2価、3価の場合が多い。

閉殻していないd軌道を持ち、遷移元素として取り扱われる。

性質[編集]

第7族元素では、価電子および内殻電子電子構造はd5s2構造をとる。

マンガン
25Mn
テクネチウム
43Tc
レニウム
75Re
電子配置 [Ar]3d54s1 [Kr]4d55s1 [Xe]4f145d46s2
第1イオン化エネルギー
(kJ mol-1
719.1 702 749
第2イオン化エネルギー
(kJ mol-1
1,509.1 1,472  
第3イオン化エネルギー
(kJ mol-1
3,248.4 2,850  
第4イオン化エネルギー
(kJ mol-1
4,940    
第5イオン化エネルギー
(kJ mol-1
6,990    
第6イオン化エネルギー
(kJ mol-1
9,200    
第7イオン化エネルギー
(kJ mol-1
11,508    
電子親和力
(電子ボルト)
0.666 0.746 0.815
電気陰性度
(Allred-Rochow)
1.60   1.46
イオン半径
(pm; M4+
67(6配位) 79(6配位)  
イオン半径
(pm; M7+
39(4配位)   52 (4配位)
67 (6配位)
金属結合半径
(pm)
112 135 137
融点
(K)
1,517 2,430 3,459
沸点
(K)
2,235 4,538 5,869
酸化還元電位 E0 (V) 1.23(MO2/Mn2+ 0.272
(MO2/M)
0.22
(MO2/M)

第7族元素のマンガンは、その存在量も多い(地殻の0.085%)元素で、5種類存在する酸化物のうち、4種が天然に産出する。レニウムは、モリブデン鉱石である輝水鉛鉱 MoS2 中に極く少量含まれ、モリブデン精製の煤煙や特定の銅鉱石の副産物中から得られる。テクネチウムは、全ての同位体放射性であり、天然にはウラン自発核分裂して生じる 99Tc(半減期2.14×105年)が痕跡量が存在するだけである。そしてテクネチウムは、最初の人工元素として、モリブデンに重陽子を照射して製造された。

第7族元素は、錯体化合物を含めると、s電子およびd電子を全て与えた+7から-1価の状態まで取りうる。しかし、テクネチウムとレニウムは性質が似ているものの、マンガンはその性質はいささか異なる。テクネチウムとレニウムの単塩は、好んで酸化数 +4, +5, +7の状態を取るのに対して、マンガンの単塩は +2, +4,+6,+7の状態を取る。そして、Mn(+2)の自由エネルギーは著しく低く、マンガンはMn(+2)の状態が最も安定である。言い換えると、マンガンの多の酸化状態は不安定であることを示唆する。実際に、高次酸化状態のマンガンの化合物は酸化剤として有用であり、単体マンガンは還元剤として有用である。

マンガンは反応性の高い元素で、ハロゲン酸素硫黄炭素窒素、および多くの非金属と化合物を形成する。また、合金である鋼鉄には、何れもマンガンが含まれ、製鉄業においては、重要な添加元素である。テクネチウムとレニウムとは性質が似ており、酸化物、硫化物ハロゲン化物を与える。テクネチウムの半減期の短い同位体は、医療放射線減(主にトレーサー)として利用される。希少で高価なレニウムは、工業的に大量に利用されることはないが、実験室での脱水素触媒や、フィラメントの添加物や熱電対として利用される。そして、99Tcは原子炉でのウランの核分裂生成物の6%を占める。すなわち、100MW級の原子炉では、毎日約2.5gのテクネチウムが生成している。したがって、今日では天然に存在する安定核種のレニウムよりも、放射性核種のテクネチウムの方が入手しやすい。

参考文献[編集]

関連項目[編集]