元素の周期

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周期(しゅうき、: period)は化学の用語で、元素周期表上での列(横1列)を指す[1]

概要[編集]

構造原理を表した図。

周期表内の横一列を周期: Period)という。同じ行の元素はすべて同じ数の電子殻がある。周期内の原子番号が1つ大きくなると、元素は陽子が1つ増え、金属的な性質が弱くなっていく。周期表の同じ縦の列に置かれた元素は、周期律により似た化学的および物理的性質を持つ。例として最初の列(第1族元素)のアルカリ金属は高い反応性を示し、電子を1つ失うことで貴ガスの電子配置と同じなる傾向を持つ。2018年現在、118の元素が確認されている。

周期表中のsブロック元素およびpブロック元素では同じ周期内の元素には化学的性質に類似はほぼ見られない。しかし、dブロック元素では周期内での元素どうしで類似性が顕れ、fブロック元素では化学的な同定分析が困難となるほど高い化学的性質の類似を示す。

下記表での背景色は

凡例
金属 半金属 非金属
アルカリ金属 アルカリ土類金属 ランタノイド アクチノイド 遷移金属 ポスト遷移金属 多原子非金属英語版 反応性非金属英語版 貴ガス
水素 ハロゲン

に従う。

原子番号の文字色は各元素の単体

常温で固体 常温で液体 常温で気体 状態不明

を表している。

第1周期[編集]

この周期ではsブロック元素の第1族元素の水素と、第18族元素のヘリウムが属する。ヘリウムもsブロック元素に含める。すべて典型元素である。

 1 18
原子番号
元素記号
 1
H
 2
He

第2周期[編集]

この周期ではsブロック元素の第1族元素、第2族元素、およびpブロック元素第13族元素から第18族元素までが属する。すべて典型元素である。

1 2 13 14 15 16 17 18
原子番号
元素記号
 3
Li
 4
Be
 5
B
 6
C
 7
N
 8
O
 9
F
10
Ne

第3周期[編集]

この周期では、第2周期と同様のブロック元素が属する。ブロック元素の分類ではすべて典型元素とされる。

1 2 13 14 15 16 17 18
原子番号
元素記号
11
Na
12
Mg
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar

第4周期[編集]

この周期では第3周期元素までのブロック元素と、遷移元素であるdブロック元素第3族元素から第12族元素)が属する。第12元素は文献により典型元素とされる場合がある。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
原子番号
元素記号
19
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr

第5周期[編集]

この周期では、第4周期と同様のブロック元素が属する。テクネチウム(原子番号43)には安定同位体が存在しない。パラジウム(原子番号46)は、第5周期に属するが5s軌道電子を持たない。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
原子番号
元素記号
37
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe

第6周期[編集]

この周期では、第5周期元素までのブロック元素に、fブロック元素が加わる。第6周期におけるfブロック元素をランタノイドと呼ぶ。プロメシウム(原子番号61)とビスマス(原子番号83)以降の元素では安定同位体が存在しない。

1 2 3 (ランタノイド) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
原子番号
元素記号
55
Cs
56
Ba
57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn

第7周期[編集]

この周期では、第6周期元素と同様のブロック元素が属する。第7周期におけるfブロック元素をアクチノイドと呼ぶ。この周期の全ての元素には安定同位体が存在しない。なお天然に豊富に存在する元素はウラン(原子番号92)までで、ネプツニウム(原子番号93)とプルトニウム(原子番号94)がウラン鉱石中にわずかに確認されている。アメリシウム以降の確認された元素はすべて人工実験により得られている。安定同位体が得られないために、化学的な性質を調べることが困難となっている。

1 2 3 (アクチノイド) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
原子番号
元素記号
87
 Fr 
88
Ra
89
Ac
90
Th
91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
98
Cf
99
Es
100
Fm
101
Md
102
No
103
Lr
104
Rf
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt
110
Ds
111
Rg
112
Cn
113
Nh
114
Fl
115
Mc
116
Lv
117
Ts
118
Og

第8周期以降[編集]

この周期では原子番号121でg軌道電子によるgブロック元素が含まれると理論的には考えられているが、この周期以降の元素はIUPACで発見の認定がされていない未発見の元素であり、元素の系統名により仮名が附けられているのみで存在するかどうかも不明である。ただし魔法数により安定の島には比較的長寿命の核種があると期待されており探索のための実験が行われている。

理論では、原子番号173で原子核内の陽子による1s軌道電子の束縛エネルギーが電子の静止エネルギーの2倍に達する。このエネルギーから真空崩壊によって電子と陽電子対生成が生じる可能性がある。2p軌道でも陽子数が185でこの臨界に達するとされる。このような状態がすでに我々が知る元素と呼ぶべきものかの議論があり、少なくとも電子殻を構成するような元素像は存在しないとされる。

脚注[編集]

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  1. ^ Shriver, D. F. and Atkins, P. W. 『シュライバー無機化学(上)』 玉虫伶太佐藤弦垣花眞人訳、東京化学同人2001年、12頁。ISBN 4-8079-0534-1

関連項目[編集]