2015年12月4日金曜日

8 元素の周期律

目次

「どのような自然の法則であっても,次に述べるようなときにのみ科学的意義をもつ。つまり,それがいわば実用的な推論を可能とするとき,すなわち説明できなかったことを解明する論理的結論を導入し,いままでの未知の現象を指摘し,とくに実験によって証明されうるような予言をその法則がよび起こすような場合である。このような場合,その法則の有用性は確実となり,その真実性を裏付けることができる。このことは少なくとも科学の新しい分野の完成を刺激するであろう。」
 メンデレーエフ「化学元素の周期的規則性」(1871)(阪上正信訳)
 日本化学会編「化学の原典8 元素の周期系」(学会出版センター)p.28より
 
8-1 元素の分類

 物質についての研究がすすみ知識が集積されると,それらを分類整理しようという作業が行われるのは,人間の知的活動の方向としては当然のことである。
 それらの仕事の中でも後世に与えた影響の最も大きいものは,メンデレーエフの周期表である。これは,世界中の化学者によって改良が続けられて今でも利用されている。否,その有益度は,単に利用されているというだけでなく,それなしでは済まされないというべきであろう。かくして,周期表を作る根拠になった周期律の発見と,周期表の考案は,化学史上の一大発見として記録され,メンデレーエフの名は化学史上,燦然と輝いているのである。ここではメンデレーエフの周期表の事跡について学ぶが,それに先立つ人々の業績もまた忘れてはならないだろう。

8-2 メンデレーエフに先立つ人々

  三つ組元素 triadelements (1817 デベライナー Dφbereiner  独)
 Ca,Sr,Ba  化学的性質が類似              
 Cl,Br,I   2種の原子量の平均が残りの元素の原子量に近い 。   
 Fe,Co,Ni  (原子量に等差級数的な差がある)      
 Li,Na,K
 Ca=40.08, Sr=87.62, Ba=137.34  (40.08+137.34)÷2=88.71

  地のら旋                             
 1862年 ドシャンクルトア de Chancourtois 仏            
 1本の円筒の表面を16本の縦線で16等分し,これに           
1本の曲線をら旋状に巻きつけ,その交点に原子量の           
順に元素を配置した。性質の類似した元素が16の差           
をもって縦線上に並んだ。これが元素の性質に周期的           
なくり返しのあることを見出した最初である。              
  オクターブ説(音階の法則)                    
 1863年 ニューランズ Newlands  英                 
 元素を原子量の順に並べると,8番目毎に化学的性            
質の似ているものがあらわれる。                    
 (希ガスは未発見)                         
  原子容の周期性                          
 1869年 ローター・マイヤー Lothar Meyer              
 原子量を密度で除した値を原子容という。固体または液体元素の原子容を原子番号にたいしてプロットすると,周期的に起伏する曲線が得られた。類似した元素はこの曲線において同じ位相に位置していた。マイヤーは融点,沸点,展性,延性,硬度,電気的性質などにも周期性のあることを見出し,元素の性質と原子量との間に明確な関係のあることを示した。
                  
                  
                  
                  
                  
                  
                  
                  
                  
                  

8-3 メンデレーエフの周期律 periodic law  と周期表

 メンデレーエフは元素の多くの性質は原子量の周期関数である事実を認め,これを周期律と名づけた。(1869) 
 元素を原子番号の順に並べると,その原子の性質が周期的に変化することを元素の周期律という。
 1867年ロシアの化学者メンデレーエフ(当時レニングラード大学教授)は自分の学生のための講義用テキストを書いているとき,物質の性質をまとめるのになにか良い方法は無いものかと考えていた。メンデレーエフは元素の物理的性質を既知の化学的知識と結びつけながら,原子量の増大する順番に元素を並べた図をかいた。並べ方は類似した化学的物理的性質をもった元素が周期的に図のたての列に並ぶようにした。……メンデレーエフのこの研究は非常にうまくできており
納得のいくものであったから,彼は未発見の元素がいれられるべき場所をあけて残しておき,その元素の物理的化学的性質や密度の値までよく予言したのであった。メンデレーエフの周期律こそ人間の発見の最たるものの一つであろう。
 予想されたエカケイ素と1886年に発見されたゲルマニウムの性質は次の表のようになる。
                                   
   元  素    原子量 単体の密度   ノ   酸化物 塩酸との反応性 
                                   
 エカケイ素Es   72   5.5g/cm3    灰色  EsO2    侵されにくい 
                                   
 ゲルマニウムGe  72.6  5.32g/cm3  灰白色 GeO2    侵されにくい 
                                   

8-4 元素の周期表

元素の周期表……元素の周期律にもとづき,性質が似た元素が縦に並ぶようにし        たもの。周期……横の行。族 ……縦の列。
               長周期型周期表 
                                                      族                 周                                   期 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A  8  1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 0                                     1 H                                  He                                     2 Li Be                      B  C  N  O  F  Ne                                     3 Na Mg                   Al Si P  S  Cl Ar                                     4 K  Ca Sc Ti V  Cr Mn FeCoNi Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr                                     5 Rb Sr Y  Zr Nb Mo Tc RuRhPd Ag Cd In Sn Sb Te I  Xe                                     6 Cs Ba *1 Hf Ta W  Re OsIrPt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn                                     7 Fr Ra *2 
        
                                     *1ランタノイド La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu                                      *2アクチノイド Ac Th Pa U  Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr                                     




8-5 mnemonics  

水兵のリーベ僕の船 七曲がるシプスクラークか
H He  Li BeBCNOFNe NaMg Al SiP S ClAr K Ca
閣下はスコッチのバクローマン鉄子にどうせ逢えんが銭明日せびろうクリプトンK Ca Sc  Ti V Cr  Mn FeCoNiCu  Zn  GaGe As SeBr  Kr
かかあ好かん,チタンファーター苦労まんで鉄子逃げる求人が減じて汗ぶるぶる留守やじる人夫もうたくさん流浪の原路に銀座の角にいんでもすずあんたもてるようきっと
こうせずば金水銀たるまい鉛もビッテンしポリスにあったフランスのあくどい話ランプを競りにプロフェッショナルニーズ。パームサマーにヨーロッパ、ガードマン テルアビブでダイナマイトを吠えて積むと行ってくるよ。悪党パパ恨んで ネプチューン。プルトニウムはアメリカのコマーシャルだよバックンカリホ。アインシュタインとフェルミは眼が出てノーベル賞を得るう。
推理半ばで留守といふ  便利な馬草にカスロバらっとん
H LiNaK   RbCs  Fr  Be    Mg  Ca Sr BaRa
1A          (弁にて負かす   バラの花)
ヒドイなあリカちゃん泣かせてかわいそう ルビーをセシめたフランス野郎
H    Li   Na  K     Rb  Cs  Fr    
好かん一途でごらんアキアキ 散ってもジルコン這ふと言う
Sc  Y    La Ac    Ti   Zr   Hf
ブイラインにあいたり クロよもうダブられた 7Aは待ってくれ
V     Nb  Ta   Cr  Mo W        Mn Tc Re
ドギンと肝を冷やす ほっそうあるが因果のたたり           
CuAg  Au     B    Al GaIn   Tl        
炭ケイつげるスズ鉛 日報をひそかに案ずるビジネスマン
C Si   Ge Sn Pb  N P  As   Sb  Bi
山荘で硫黄を燃やせば照る月はおぼろ フッ素は演習用明日まで       O   S      Se Te    Po  F    ClBrI At
(オーエスとあせって涙ポロポロ)
ヘンな猫ある夜むっくり化けはじめキセルスパスパあらどうしよう。
He NeAr    Kr     Xe      Rn
へりに寝て歩かず暮らすキセラドン
He NeAr Kr XeRn
へたに寝てあくる朝まで暗やみに
化学は可だってスッカリしょげたよチッとはニブイが苦労もガマンし徹夜で  K  Ca  Sc       Ti   V  Cr Mn  Fe 
ココまで身ニツケたんだがドウやら人(zinc)生 ガリ勉の月給取りなどあっさりCo   Ni     Cu  Zn    Ga  Ge    As
諦めせめて今宵はブラジルのクリームコーヒー飲もうじゃないか
  Se    Br   Kr
8-6 元素の分類

  同族元素……同じ族に属する元素を同族元素という。
 族の名前                                                                    1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A  8  1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 0                                   
 ア ア 希 チ バ ク マ 鉄族  銅 亜 ア 炭 窒 酸 ハ 希   ル ル 土 タ ナ ロ ン     族 鉛 ル 素 素 素 ロ ガ  
 カ カ 類 ン ジ ム ガ 白金族   族 ミ 族 族 族 ゲ ス   リ リ 元 族 ウ 族 ン         ニ       ン     金 土 素   ム   族         ウ             属 類     族             ム               金                   族               属                                                                     *1 *2
     *1 水素を除いた1A族元素をアルカリ金属という。
     *2 Be,Mg を除いた2A族元素をアルカリ土類金属という。

  典型元素と遷移元素
1A・2A・3A・4A・5A・6A・7A・ 8 ・1B・2B・3B・4B・5B・6B・7B・0・1・H ・  ・・・       ・・・               ・He・ ・・・・・・ ・典型金属元素 ・ ・遷移元素・・・・・・・・・・・・・2・Li・Be・・・・       ・・・    ・B ・C ・N ・O ・F ・Ne・ ・・・・・・ ・典型非金属元素       ・・・・・・・・・・・・・3・Na・Mg・・・・              ・Al・Si・P ・S ・Cl・Ar・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4・K ・Ca・Sc・Ti・V ・Cr・Mn・FeCoNi・Cu・Zn・Ga・Ge・As・Se・BrKr・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5・Rb・Sr・Y ・Zr・Nb・Mo・Tc・RuRhPd・Ag・Cd・In・Sn・Sb・Te・I ・Xe・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・6・Cs・Ba・*1・Hf・Ta・W ・Re・OsIrPt・Au・Hg・Tl・Pb・Bi・Po・At・Rn・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・7・Fr・Ra・*2・                             ・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・典型 ・ 遷移元素          ・ 典型元素        ・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  典型元素……同族元素は性質が似ている。イオンや化合物の無色のものが
        多い。族番号と価電子の数が一致している。
  遷移元素……最外殻電子が1~2である。同一周期で性質がにている。
        イオンや化合物は有色のものが多い。
        複数の酸化数。錯イオンをつくる。
        触媒作用をもつ重金属が多い。

  金属元素と非金属元素
 金属元素……単体が金属の元素を金属元素をいう。
       陽イオンになりやすく,このことを陽性が強いという。
       左へいくほど,下へいくほど陽性は強い。塩基性も強い。
                                
 非金属元素…単体が非金属の元素を非金属元素という。
       陰イオンになりやすく,このことを陰性が強いという。
       右へいくほど,上へいくほど陰性は強い。酸性も強い。
 両性元素……単体が酸とも塩基とも反応する元素を両性元素という。
       酸化物も酸とも塩基とも反応する。
       金属と非金属の中間の性質を示す。
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
      ・Al Zn Sn Pb          ・
      ・あ あ  すんなりと両性に愛される。・
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

  周期表と元素の性質

 原子半径…………………下へいくほど大きく,右へいくほど小さい。
 イオン化エネルギー……下へいくほど小さく,右へいくほど大きい。

     第3周期元素の比較 (Arを除く)
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  族   ・1A ・2A ・3B ・4B ・5B ・6B ・7B ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 元 素  ・ Na ・ Mg ・ Al ・ Si ・ P  ・ S  ・ Cl ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 酸化物  ・ Na2O ・ MgO  ・Al2O3 ・ SiO2 ・ P4O10・ SO3 ・Cl2O7 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・   ノ   (℃) ・ 98 ・  649 ・  660 ・ 1410 ・ 590 ・ 113 ・ -101 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・酸・アルカリ・酸と反応   ・ ・アルカ・  反応しにくい    ・アルカリと・・との反応  ・       ・リと   ・           ・反応 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

  周期表と原子価
                                       族    1A  2A  3B  4B  5B  6B  7B                                        酸化物の   R2O    RO    R2O3    RO2    R2O5   RO3    R2O7    化学式                RO    R2O3   RO2   R2R5                                       水素化物ノ                 RH4   RH3   H2R    HR                                         原  陽   1   2   3   4   5   6   7    子                  2   3   4   5    価                                      陰               4   3   2   1                                                                        
           金 属       両性      非金属   

     陽の原子価が増加するほど金属性が小さくなる。

◎補足
 周期表では元素は原子番号の順に並んでいるが,原子量の順と逆転しているところが4箇所ある。
  ・・・・・・・・・・・・・・・・・
  ・Ar~K  Co~Ni Te~I  Th~Pa・
  ・あ き こ に てるようトーパ・
  ・・・・・・・・・・・・・・・・・

「ここでまた二高時代に科学部化学班にいたことが生きてくる。元素の周期律表は,一年先輩の井ヶ田徳治(いげたとくじ)氏が,小さな写真にしてくれたものをいつも定期入れに入れ,ポケットに収めて毎日を過ごしていたもので,周期律が見事に物性物理を説明している点に感心したり,原子やイオンについて興味津津だった少年時代を経験していた。そこで私は黄鉄鉱や方鉛鉱の表面を酸化,還元処理したり,温度を上げ下げして熱処理に工夫し,化学実験に精出したのである。」     西澤潤一「独創は闘いにあり」(新潮文庫)p.75.より



問い1 次の各元素を下のように分類せよ。
   F  Mg    K   S  Cu Ar P  Ge  Al
 (ア) 典型元素に属する金属元素……(                  )
 (イ) 非金属元素………………………(               )
 (ウ) 遷移元素…………………………(               )


●●● 実験14 第3周期の元素の性質 ●●●
目的 第3周期の元素の単体について調べ,これらの性質が周期表の位置ととも   に除々に変化していることを理解する。
準備 各元素の単体(Na,Mg,Al,Si,P,S,Cl)
   テスター,サンドペーパー,鉄くぎ
方法
 1. ナトリウム,マグネシウム,アルミニウム,ケイ素,赤リン,硫黄,塩素の 外観を観察し表に記入する。
  ナトリウムは切り口を,マグネシウムはサンドペーパーで磨いた面を観察す る。
 2. ナトリウム,マグネシウム,アルミニウム,ケイ素に鉄くぎで傷をつけて硬 さともろさを調べ,表に記入する。
 3. ナトリウム,マグネシウム,アルミニウム,ケイ素,硫黄の電気抵抗の大小 をテスターで調べ,表に記入する。
  テスターの接触端子間が一定となるように,たとえばテスター棒を並行にく っつけて検体に触れる。また,検体の酸化被膜の影響を受けないように注意す る。 
結果
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 ・      ・1.状態  色・光沢 ・2.硬さ・もろさ・3.電気抵抗 ・
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 ・ナトリウム ・    ・     ・       ・      ・
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 ・マグネシウム・    ・     ・       ・      ・
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 ・アルミニウム・    ・     ・       ・      ・
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 ・ケイ素   ・    ・     ・       ・      ・
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 ・赤リン   ・    ・     ・       ・      ・
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 ・硫黄    ・    ・     ・       ・      ・
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 ・塩素    ・    ・     ・       ・      ・
 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

問い2 (  )内を埋めよ。
 1869年ロシアの化学者(ア      )はその当時知られていた63種類の元素を(イ    )の順に並べると性質のよく似た元素が(ウ    )的に表れることを見いだし,周期表を発表した。その後,その周期表は改良され,今日の周期表ができあがった。今日の周期表では元素は(エ    )の順に配列されている。周期表の縦の列を(オ   ),横の行を(カ   )という。周期表の第2周期,第3周期にはいずれも(キ   )種類の元素があり,それらは すべて(ク   )元素である。第4周期には (ク)元素に加えて(ケ   )元 素も含まれている。(ケ)元素の単体はすべて(コ)( 金属,非金属 )で,その化合物には(サ)( 有色,無色 )のものが多い。 


問い3 次の表に示された元素(①~⑤も含む)について以下の問いに答えよ。  ①~⑤の元素記号をかけ。                     
  ①(   )②(    )    1 2 3 4 5 6 7 0 
  ③(   )④(    )                    
  ⑤(   )         1  H             He 
  金属元素の名称をかけ。                      
                 2 ① Be ②  C  N  O  F Ne 
  常温常圧で,単体が気体で                     
 ある元素の名称をかけ。     3 Na Mg ③ ④  P  S Cl ⑤ 
                                   
  第3周期の元素のうちで,1価のイオンになりやすい元素の名称をかけ。
  ネオンと同じ電子配置をもつ2価のイオンのイオン式をかけ。
問い4 空欄を埋めよ。
 長周期型周期表では1A族に始まって0族まで(ア)( 14, 16 ,18, 20 )の族 に分かれており,同じ族に属する元素を(イ   )という。Hを除く1A族,たとえ ば(ウ   )などは(エ   )金属という。Be,Mgを除く2A族,たとえば( オ   )などは(カ   )金属とよばれる。(ウ)(オ)の価電子数は,それぞれ(キ   )(ク   )である。F,(ケ   ),(コ   ),Iの7B族の元素は(サ   )とよばれ,価電子数は(シ   )である。一方,He,(ス    ),( セ   ),Kr,Xe,Rnの0族の元素は(ソ   )とよばれ,最外殻は閉殻になっ ている。したがって価電子数は(タ   )であり,化学的に安定である。このように,典型元素の価電子数は(チ   )の番号と一致しているが,遷移元素では価電子数は必ずしも(チ) の番号とは一致していない。

問い5 空欄を埋めよ。
周期表の水素を除く1A族や2A族などの元素は,その単体が金属であるので,金属元素とよばれる。これらの原子は一般に(ア   )になりやすい。このように(ア) になりやすいことを(イ   )性が強いという。一方,7B族などの元素は,それらの単体が非金属であるので非金属元素とよばれる。ハロゲンや酸素,硫黄の原子は(ウ   )になりやすいので(エ   )性が強いという。

問い6 次の表は元素の周期律表の一部である。空欄を埋めよ。
       1A 2A 3B 4B 5B 6B 7B 0   
    ・・・・・・                 ・・・・ 
    ・1・  ・                 ・  ・ 
    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 
    ・2・  ・  ・  ・  ・  ・  ・  ・  ・ 
    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 
    ・3・  ・  ・  ・  ・  ・  ・  ・  ・ 
    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 
    ・4・  ・  ・                   
    ・・・・・・・・・                   

                                

問い5 次の表の①~⑧で表した電子配置から,次の各問いに答えよ。
  ①~⑧の元素記号を表の中へ書け。
  ③と⑦の属する族の一般名(        )              ⑤と⑥の属する族の一般名(        )を書け。
  ②と③のイオンからできる物質の組成式を記せ。
  ⑥と⑦のイオンからイオン結晶ができるとき例にならって書け。
  例 M2+ + 2Y-  → MY2
  

                
        電子殻     
                
     元素 K L M N 
                
     ①  2 4     
     ②  2 6     
     ③  2 8 1   
     ④  1       
     ⑤  2 8 7   
     ⑥  2 7                              ⑦  2 8 8 1                          ⑧  2 5     
                
  











…………基本問題…………2
1A族の元素の原子は( ア )価の( イ )イオンになりやすい。同様に2A族では( ウ )価,3A族では( エ )価の(イ) イオンになりやすい。たとえば,Na,Mg,Al はそれぞれイオン式で( オ  ),(   カ  ),(  キ )と示されるイオンとなる。6B族,7B族の元素の原子はそれぞれ( ク )価,( ケ )価の( コ )イオンになりやすい。たとえばO, Cl はそれぞれイ
オン式で( サ ),( シ )と示されるイオンとなる。

希ガスを除く1A族から7B族の元素群では左下の元素ほど(ァ)(陽性,陰性)が強く,右上の元素ほど(イ)(陽性,陰性)が強い。したがって電気陰性度は(ウ)(右へ,左へ)いくほど,また(エ)(上へ,下へ)いくほど大きくなる。イオン化エネルギーは,同一周期では(オ)(右へ,左へ)いくほど,また同じ族では(カ)(上へ,下へ)いくほど小さくなる。金属元素と非金属元素の境界付近にある元素は( キ )とよばれる。たとえばAl,( ク ),(  ケ ),Pb などの単体は酸ともアルカリとも反応する。

図は長周期型周期表の概略図である。(ア)~(エ) の元素は図のどの領域に含まれるか。(ア) 希ガス
(イ) 最も陽性の強い元素       P.105の15番の図
(ウ) 非金属元素
(エ) 遷移元素
 
表は周期表の一部を示したものである。
  (ア) ~(オ) の元素記号を記せ。
  Al3+と同じ電子配置をもつ原子
 の元素名を記せ。
  酸化物が強いアルカリ性を示す第
 3周期の元素の元素名を記せ。

表は周期表の一部で原子番号が書いて
ある。元素記号で答えよ。
  第2周期の元素で1価の陽イオン
 になりやすい元素。
  第3周期の元素で2価の陰イオン
 になりやすい元素。
  3個の電子を失ってNe と同じ電子配置となる元素。
  2個の電子をもらってAr と同じ電子配置となる元素。
  第2周期の元素で電子を失う傾向の最も強い元素。


8 元素の周期律

8-1 次の表は元素の周期律表の一部である。空欄を埋めよ。
       1A 2A 3B 4B 5B 6B 7B 0   
                                
     1                          
                                
     2                          
                                
     3                          
                                
     4                          
                

8-2 空欄に適語を記せ。
 1869年ロシアの化学者( ア )はその当時知られていた63種類の元素を( イ )の順に並べると性質のよく似た元素が( ウ )的に表れることを見いだし,周期表を発表した。その後,その周期表は改良され,今日の周期表ができあがった。今日の周期表では元素は( エ )の順に配列されている。周期表の縦の列を( オ ),横の行を( カ )という。周期表の第2周期,第3周期には いずれも( キ )種類の元素があり,それらはすべて( ク )元素である。第4周期には (ク)元素に加えて( ケ )元素も含まれている。(ケ)元素の単体は すべて(コ)(金属,非金属)で,その化合物には(サ)(有色,無色)のものが多い。
8-3 空欄を満たせ。
 長周期型周期表では1A族に始まって0族まで(ア)(14,16,18,20)の族に分かれており,同じ族に属する元素を( イ )という。Hを除く1A族,たとえば( ウ  )などは( エ )金属という。Be,Mgを除く2A族,たとえば( オ )などは( カ )金属とよばれる。(ウ)(オ)の価電子数は,それぞれ( キ )( ク )である。F,( ケ ),( コ ),Iの7B族の元素は( サ )とよばれ,価電子数は( シ )である。一方,He,(  ス  ),( セ ),Kr,Xe,Rnの0族の元素は(  ソ )とよばれ,最外殻は閉殻になっている。したがって価電子数は( タ )であり,化学的に安定である。このように,典型元素の価電子数は( チ )の番号と一致しているが,遷移元素では価電子数は必ずしも(チ)の番号とは一致 していない。

8-4 空欄を満たせ。
 周期表の水素を除く1A族や2A族などの元素は,その単体が金属であるので,金属元素とよばれる。これらの原子は一般に( ア )になりやすい。このように(ア) になりやすいことを( イ )性が強いという。一方,7B族などの元素は,それらの単体が非金属であるので非金属元素とよばれる。ハロゲンや酸素,硫黄の原子は( ウ )になりやすいので( エ )性が強いという。




















8-5 次の各問いに答えよ。
  2価のマンガンイオン1個は23個の電子をもつ。質量数55のマンガン原子の  原子核1個の中には何個の中性子が含まれるか。
  下記の(ア)~(シ)の原子およびイオンについて,電子配置がNeおよびArのそれ ぞれの電子配置と等しいものはどれか。
(ア) Al  (イ) Ca+  (ウ) Cl-  (エ) F-  (オ) Fe3+  (カ) He  (キ) K+  (ク) Li+     (ケ) Mg2+  (コ) Mn2+  (サ) Na+  (シ) Zn2+











…………基本問題…………2
1A族の元素の原子は( ア )価の( イ )イオンになりやすい。同様に2A族では( ウ )価,3A族では( エ )価の(イ) イオンになりやすい。たとえば,Na,Mg,Al はそれぞれイオン式で( オ  ),(   カ  ),(  キ )と示されるイオンとなる。6B族,7B族の元素の原子はそれぞれ( ク )価,
( ケ )価の( コ )イオンになりやすい。たとえばO, Cl はそれぞれイオン式で( サ ),( シ )と示されるイオンとなる。

希ガスを除く1A族から7B族の元素群では左下の元素ほど(ァ)(陽性,陰性)が強く,右上の元素ほど(イ)(陽性,陰性)が強い。したがって電気陰性度は(ウ)(右へ,左へ)いくほど,また(エ)(上へ,下へ)いくほど大きくなる。イオン化エネルギーは,同一周期では(オ)(右へ,左へ)いくほど,また同じ族では(カ)(上へ,下へ)いくほど小さくなる。金属元素と非金属元素の境界付近にある元素は( キ )とよばれる。たとえばAl,( ク ),(  ケ ),Pb などの単体は酸ともアルカリとも反応する。

図は長周期型周期表の概略図である。(ア)~(エ) の元素は図のどの領域に含まれるか。(ア) 希ガス
(イ) 最も陽性の強い元素       P.105の15番の図
(ウ) 非金属元素
(エ) 遷移元素
 
表は周期表の一部を示したものである。
  (ア) ~(オ) の元素記号を記せ。
  Al3+と同じ電子配置をもつ原子
 の元素名を記せ。
  酸化物が強いアルカリ性を示す第
 3周期の元素の元素名を記せ。

表は周期表の一部で原子番号が書いて
ある。元素記号で答えよ。
  第2周期の元素で1価の陽イオン
 になりやすい元素。
  第3周期の元素で2価の陰イオン
 になりやすい元素。
  3個の電子を失ってNe と同じ電子配置となる元素。
  2個の電子をもらってAr と同じ電子配置となる元素。
  第2周期の元素で電子を失う傾向の最も強い元素。
《第3周期の元素》 第3周期に属する元素およびその化合物について答えよ。    第1イオン化エネルギーの最大,最小のものをそれぞれ元素記号で記せ。
  酸化物のうち,水に溶けにくいものを二つ化学式で記せ。
  単体Aを空気中で燃焼させると無色の刺激臭のある気体Bとなる。Bの空気の混 合物をV2 O5 の存在下で加熱するとCが得られる。A,B,Cの化学式を記せ。  単体Dには同素体が存在するが,いずれも空気中で燃焼させると白色の化合物Eとなる。Eは吸湿剤や乾燥剤として用いられる。
 ① 単体Dの同素体を二つあげよ。 ② 化合物Eの化学式を記せ。

                             (61  東京都立大)
《周期表と元素の性質》 右の表は周期表の一部である。ただし,元素記号の下の数字は電気陰性度の値である。       
  第2周期の元素がHと化合物をつくる  
 ときCまでは最外殻の電子数と原子価は  
 一致するが,NからFまでは原子番号が  
 一つ増えるごとに原子価は一つずつ減る。 
 この理由を記せ。
  第3周期の元素はOと化合して,最外殻の電子配置がオクテ ット(希ガスの電子配置)を形成し安定な化合物をつくる。P,S,Cl がそれぞれ最大の酸化数をとったときのそれぞれの酸化物の化学式を示し,それらが水と反応してできるオキソ酸(酸素酸)の化学式を記せ。
  メタン,アンモニア,水,塩化水素はいずれも共有結合性化
 合物である。この中から無極性分子を一つあげてその化学式を  
 示しその理由を記せ。
                      (61 熊本大)
原子が結合電子対を引きつける能力の度合を電気陰性度という

《第4周期の元素》 次の文は周期表の第4周期に属するいくつかの元素について述べたものである。
  Ni は周期表で下に位置しているPd やPt よりも左に位置している Co やFe との類似性の方が強い。
  遷移元素は典型元素とちがって2種類以上の酸化数をとることが多い。また,典型元素の化合物は無色のものが多いが,遷移元素の化合物は有色のものが多い。Cr の化合物についていえば, 二クロム酸カリウムや クロム酸鉛がよく知られている。  周期表がはじめて発表された当時には Ge は発見されていなかった。この道の元素およびそのいくつかの化合物の性質を予言したのは ロシアの化学者であり,彼の予言の正しさは後に実証された。61 名古屋市立大

441

《ポイント》   Mgと同様に考える。
  2つある。   塩化アルミニウムは次のように加水分解される。
AlCl3 + 3H2 O →Al(OH)3 +3HCl
Al(OH)3 は弱塩基である。
  アルカリ金属とCaより原子番号の大きいアルカリ土類金属が常温で水と反応する。  ハロゲン化水素酸はHFを除いて強酸である。
  希ガスは単原子分子である。
《解答》   ① Be  ② B  ③ F ④ Ne  ⑤ Al  ⑥ Si  ⑦ 
Cl
   B 2O3     N,P      酸性
   Li,LiOH,H 2,Na,NaOH,H 2,
  (a) HF   (b)  HCl
   Ne,Ar


441
  ① Be  ② B  ③ F  ④ Ne ⑤ Al  ⑥ Si  ⑦ Cl
   B 2O3     N,P      酸性      Li,LiOH,H 2,Na,NaOH,H 2,       (a) HF   (b)  HCl            Ne,Ar               


問い3 次の表に示された元素(①~⑤も含む)について以下の問いに答えよ。  ①~⑤の元素記号をかけ。 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
  ①(   )②(    )・  ・1・2・3・4・5・6・7・0・
  ③(   )④(    )・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
  ⑤(   )       ・ 1・ H・           ・He・
  金属元素の名称をかけ。  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
               ・ 2・①・Be・②・ C・ N・ O・ F・Ne・
               ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
  常温常圧で,単体が気体で ・ 3・Na・Mg・③・④・ P・ S・Cl・⑤・
 ある元素の名称をかけ。   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・


  第3周期の元素のうちで,1価のイオンになりやすい元素の名称をかけ。


  ネオンと同じ電子配置をもつ2価のイオンのイオン式をかけ。
             


問い4 空欄を埋めよ。
 長周期型周期表では1A族に始まって0族まで(ア)( 14, 16 ,18, 20 )の族  に分かれており,同じ族に属する元素を(イ   )という。Hを除く1A族,たとえば(ウ   )などは(エ   )金属という。Be,Mgを除く2A族,たとえば(オ   )などは(カ   )金属とよばれる。(ウ)(オ)の価電子数は,それぞれ(キ   )(ク   )である。F,(ケ   ),(コ   ),Iの 7B族の元素は(サ   )とよばれ,価電子数は(シ   )である。一方,He,(ス    ),(セ   ),Kr,Xe,Rn の0族の元素は(ソ   )とよばれ ,最外殻は閉殻になっている。したがって価電子数は(タ   )であり,化学
的に安定である。このように,典型元素の価電子数は(チ   )の番号と一致しているが,遷移元素では価電子数は必ずしも(チ) の番号とは一致していない。


問い5 空欄を埋めよ。
周期表の水素を除く1A族や2A族などの元素は,その単体が金属であるので,金属元素とよばれる。これらの原子は一般に(ア   )になりやすい。このように(ア) になりやすいことを(イ   )性が強いという。一方,7B族などの元素は,それらの単体が非金属であるので非金属元素とよばれる。ハロゲンや酸素,硫黄の原子は(ウ   )になりやすいので(エ   )性が強いという。
問い4
 次の表は元素の周期律表の一部である。空欄を埋めよ。
                                
       1A 2A 3B 4B 5B 6B 7B 0   
    ・・・・・・                 ・・・・ 
    ・1・  ・                 ・  ・ 
    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 
    ・2・  ・  ・  ・  ・  ・  ・  ・  ・ 
    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 
    ・3・  ・  ・  ・  ・  ・  ・  ・  ・ 
    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 
    ・4・  ・  ・                   
    ・・・・・・・・・                   
                                

問い5 次の表の①~⑧で表した電子配置から,次の各問いに答えよ。
  ①~⑧の元素記号を表の中へ書け。
  ③と⑦の属する族の一般名(        )              ⑤と⑥の属する族の一般名(        )を書け。
  ②と③のイオンからできる物質の組成式を記せ。
  ⑥と⑦のイオンからイオン結晶ができるとき例にならって書け。
  例 M2+ + 2Y-  → MY2
  

    ・・・・・・・・・・・・
    ・  ・電子殻    ・
    ・・・・・・・・・・・・
    ・元素・K L M N・
 ・・・・・・・・・・・・・・・
 ・  ・① ・2 4    ・
 ・  ・② ・2 6    ・
 ・  ・③ ・2 8 1  ・
 ・  ・④ ・1      ・
 ・  ・⑤ ・2 8 7  ・
 ・  ・⑥ ・2 7    ・                     ・  ・⑦ ・2 8 8 1・                     ・  ・⑧ ・2 5    ・
 ・・・・・・・・・・・・・・・
1A族の元素の原子は( ア )価の( イ )イオンになりやすい。同様に2A族では( ウ )価,3A族では( エ )価の(イ) イオンになりやすい。たとえば,Na,Mg,Al はそれぞれイオン式で( オ  ),(   カ  ),(  キ )と示されるイオンとなる。6B族,7B族の元素の原子はそれぞれ( ク )価,( ケ )価の( コ )イオンになりやすい。たとえばO, Cl はそれぞれイオン式で( サ ),( シ )と示されるイオンとなる。


希ガスを除く1A族から7B族の元素群では左下の元素ほど(ァ)(陽性,陰性)が強く,右上の元素ほど(イ)(陽性,陰性)が強い。したがって電気陰性度は(ウ)(右へ,左へ)いくほど,また(エ)(上へ,下へ)いくほど大きくなる。イオン化エネルギーは,同一周期では(オ)(右へ,左へ)いくほど,また同じ族では(カ)(上へ,下へ)いくほど小さくなる。金属元素と非金属元素の境界付近にある元素は( キ )とよばれる。たとえばAl,( ク ),(  ケ ),Pb などの単体は酸ともアルカリとも反応する。

表は周期表の一部を示したものである。
  (ア) ~(オ) の元素記号を記せ。
  Al3+と同じ電子配置をもつ原子
 の元素名を記せ。
  酸化物が強いアルカリ性を示す第
 3周期の元素の元素名を記せ。

表は周期表の一部で原子番号が書いて
ある。元素記号で答えよ。
  第2周期の元素で1価の陽イオン
 になりやすい元素。
  第3周期の元素で2価の陰イオン
 になりやすい元素。
  3個の電子を失ってNe と同じ電子配置となる元素。
  2個の電子をもらってAr と同じ電子配置となる元素。
  第2周期の元素で電子を失う傾向の最も強い元素。
   

8 元素の周期律
    
8-1                             
     1 H                    He  
                                
     2 Li Be B  C  N  O  F  Ne  
                                
     3 Na Mg Al Si P  S  Cl Ar  
                                
     4 K  Ca                    
                

8-2 
ア メンデレエフ  イ 原子量  ウ 周期  エ 原子番号  オ 族  カ 周期  キ 8  ク 典型  ケ 遷移  コ 金属  サ 有色

8-3 
ア 16    イ 同族元素  ウ Na,Li,K  エ アルカリ  オ Ca,Sr,Ba  カ アルカリ土類  キ 1    ク  2    ケ  Cl  コ Br   サ ハロゲン  シ 7    ス Ne   セ Ar  ソ 希ガス  タ 0  チ 族


8-4 空欄を満たせ。
ア 陽イオン  イ 陽  ウ 陰イオン  エ 陰




















8-5 次の各問いに答えよ。
  2価のマンガンイオン1個は23個の電子をもつ。質量数55のマンガン原子の  原子核1個の中には何個の中性子が含まれるか。
  下記の(ア)~(シ)の原子およびイオンについて,電子配置がNeおよびArのそれ ぞれの電子配置と等しいものはどれか。
(ア) Al  (イ) Ca+  (ウ) Cl-  (エ) F-  (オ) Fe3+  (カ) He  (キ) K+  (ク) Li+     (ケ) Mg2+  (コ) Mn2+  (サ) Na+  (シ) Zn2+











…………基本問題…………2
1A族の元素の原子は( ア )価の( イ )イオンになりやすい。同様に2A族では( ウ )価,3A族では( エ )価の(イ) イオンになりやすい。たとえば,Na,Mg,Al はそれぞれイオン式で( オ  ),(   カ  ),(  キ )と示されるイオンとなる。6B族,7B族の元素の原子はそれぞれ( ク )価,( ケ )価の( コ )イオンになりやすい。たとえばO, Cl はそれぞれイオン式で( サ ),( シ )と示されるイオンとなる。

希ガスを除く1A族から7B族の元素群では左下の元素ほど(ァ)(陽性,陰性)が強く,右上の元素ほど(イ)(陽性,陰性)が強い。したがって電気陰性度は(ウ)(右へ,左へ)いくほど,また(エ)(上へ,下へ)いくほど大きくなる。イオン化エネルギーは,同一周期では(オ)(右へ,左へ)いくほど,また同じ族では(カ)(上へ,下へ)いくほど小さくなる。金属元素と非金属元素の境界付近にある元素は( キ )とよばれる。たとえばAl,( ク ),(  ケ ),Pb などの単体は酸ともアルカリとも反応する。

図は長周期型周期表の概略図である。(ア)~(エ) の元素は図のどの領域に含まれるか。(ア) 希ガス
(イ) 最も陽性の強い元素       P.105の15番の図
(ウ) 非金属元素
(エ) 遷移元素
 

表は周期表の一部を示したものである。
  (ア) ~(オ) の元素記号を記せ。
  Al3+と同じ電子配置をもつ原子
 の元素名を記せ。
  酸化物が強いアルカリ性を示す第
 3周期の元素の元素名を記せ。

表は周期表の一部で原子番号が書いて
ある。元素記号で答えよ。
  第2周期の元素で1価の陽イオン
 になりやすい元素。
  第3周期の元素で2価の陰イオン
 になりやすい元素。
  3個の電子を失ってNe と同じ電子配置となる元素。
  2個の電子をもらってAr と同じ電子配置となる元素。
  第2周期の元素で電子を失う傾向の最も強い元素。
《第3周期の元素》 第3周期に属する元素およびその化合物について答えよ。    第1イオン化エネルギーの最大,最小のものをそれぞれ元素記号で記せ。
  酸化物のうち,水に溶けにくいものを二つ化学式で記せ。
  単体Aを空気中で燃焼させると無色の刺激臭のある気体Bとなる。Bの空気の混 合物をV2 O5 の存在下で加熱するとCが得られる。A,B,Cの化学式を記せ。  単体Dには同素体が存在するが,いずれも空気中で燃焼させると白色の化合物Eとなる。Eは吸湿剤や乾燥剤として用いられる。
 ① 単体Dの同素体を二つあげよ。 ② 化合物Eの化学式を記せ。
                             (61  東京都立大)
《周期表と元素の性質》 右の表は周期表の一部である。ただし,元素記号の下の数字は電気陰性度の値である。       
  第2周期の元素がHと化合物をつくる  
 ときCまでは最外殻の電子数と原子価は  
 一致するが,NからFまでは原子番号が  
 一つ増えるごとに原子価は一つずつ減る。 
 この理由を記せ。
  第3周期の元素はOと化合して,最外殻の電子配置がオクテ ット(希ガスの電子配置)を形成し安定な化合物をつくる。P,S,Cl がそれぞれ最大の酸化数をとったときのそれぞれの酸化物の化学式を示し,それらが水と反応してできるオキソ酸(酸素酸)の化学式を記せ。
  メタン,アンモニア,水,塩化水素はいずれも共有結合性化
 合物である。この中から無極性分子を一つあげてその化学式を  
 示しその理由を記せ。
                      (61 熊本大)

原子が結合電子対を引きつける能力の度合を電気陰性度という

《第4周期の元素》 次の文は周期表の第4周期に属するいくつかの元素について述べたものである。
  Ni は周期表で下に位置しているPd やPt よりも左に位置している Co やFe との類似性の方が強い。
  遷移元素は典型元素とちがって2種類以上の酸化数をとることが多い。また,典型元素の化合物は無色のものが多いが,遷移元素の化合物は有色のものが多い。Cr の化合物についていえば, 二クロム酸カリウムや クロム酸鉛がよく知られている。  周期表がはじめて発表された当時には Ge は発見されていなかった。この道の元素およびそのいくつかの化合物の性質を予言したのは ロシアの化学者であり,彼の予言の正しさは後に実証された。

  61 名古屋市立大

441

《ポイント》   Mgと同様に考える。
  2つある。   塩化アルミニウムは次のように加水分解される。
AlCl3 + 3H2 O →Al(OH)3 +3HCl
Al(OH)3 は弱塩基である。
  アルカリ金属とCaより原子番号の大きいアルカリ土類金属が常温で水と反応する。  ハロゲン化水素酸はHFを除いて強酸である。
  希ガスは単原子分子である。
《解答》   ① Be  ② B  ③ F ④ Ne  ⑤ Al  ⑥ Si  ⑦ Cl
   B 2O3     N,P      酸性
   Li,LiOH,H 2,Na,NaOH,H 2,
  (a) HF   (b)  HCl
   Ne,Ar


441
  ① Be  ② B  ③ F  ④ Ne ⑤ Al  ⑥ Si  ⑦ Cl
   B 2O3     N,P      酸性      Li,LiOH,H 2,Na,NaOH,H 2,       (a) HF   (b)  HCl            Ne,Ar               


問い3 次の表に示された元素(①~⑤も含む)について以下の問いに答えよ。  ①~⑤の元素記号をかけ。                     
  ①(   )②(    )    1 2 3 4 5 6 7 0 

  ③(   )④(    )                    
  ⑤(   )         1  H             He 
  金属元素の名称をかけ。                      
                 2 ① Be ②  C  N  O  F Ne 
                                   
  常温常圧で,単体が気体で   3 Na Mg ③ ④  P  S Cl ⑤ 
 ある元素の名称をかけ。                       


  第3周期の元素のうちで,1価のイオンになりやすい元素の名称をかけ。


  ネオンと同じ電子配置をもつ2価のイオンのイオン式をかけ。
             


問い4 空欄を埋めよ。
 長周期型周期表では1A族に始まって0族まで(ア)( 14, 16 ,18, 20 )の族  に分かれており,同じ族に属する元素を(イ   )という。Hを除く1A族,たとえば(ウ   )などは(エ   )金属という。Be,Mgを除く2A族,たとえば(オ   )などは(カ   )金属とよばれる。(ウ)(オ)の価電子数は,それぞれ(キ   )(ク   )である。F,(ケ   ),(コ   ),Iの 7B族の元素は(サ   )とよばれ,価電子数は(シ   )である。一方,He,(ス    ),(セ   ),Kr,Xe,Rn の0族の元素は(ソ   )とよばれ ,最外殻は閉殻になっている。したがって価電子数は(タ   )であり,化学的に安定である。このように,典型元素の価電子数は(チ   )の番号と一致しているが,遷移元素では価電子数は必ずしも(チ) の番号とは一致していない。


問い5 空欄を埋めよ。
周期表の水素を除く1A族や2A族などの元素は,その単体が金属であるので,金属元素とよばれる。これらの原子は一般に(ア   )になりやすい。このように(ア) になりやすいことを(イ   )性が強いという。一方,7B族などの元素は,それらの単体が非金属であるので非金属元素とよばれる。ハロゲンや酸素,硫黄の原子は(ウ   )になりやすいので(エ   )性が強いという。
問い4
 次の表は元素の周期律表の一部である。空欄を埋めよ。
                                
       1A 2A 3B 4B 5B 6B 7B 0   
                                
     1                          
                                
     2                          
                                
     3                          
                                
     4                          
                                
                                

問い5 次の表の①~⑧で表した電子配置から,次の各問いに答えよ。
  ①~⑧の元素記号を表の中へ書け。
  ③と⑦の属する族の一般名(        )              ⑤と⑥の属する族の一般名(        )を書け。
  ②と③のイオンからできる物質の組成式を記せ。
  ⑥と⑦のイオンからイオン結晶ができるとき例にならって書け。
  例 M2+ + 2Y-  → MY2
  

    ・・・・・・・・・・・・
    ・  ・電子殻    ・
    ・・・・・・・・・・・・
    ・元素・K L M N・
 ・・・・・・・・・・・・・・・
 ・  ・① ・2 4    ・
 ・  ・② ・2 6    ・
 ・  ・③ ・2 8 1  ・
 ・  ・④ ・1      ・
 ・  ・⑤ ・2 8 7  ・
 ・  ・⑥ ・2 7    ・                     ・  ・⑦ ・2 8 8 1・                     ・  ・⑧ ・2 5    ・
 ・・・・・・・・・・・・・・・
1A族の元素の原子は( ア )価の( イ )イオンになりやすい。同様に2A族では( ウ )価,3A族では( エ )価の(イ) イオンになりやすい。たとえば,Na,Mg,Al はそれぞれイオン式で( オ  ),(   カ  ),(  キ )と示されるイオンとなる。6B族,7B族の元素の原子はそれぞれ( ク )価,( ケ )価の( コ )イオンになりやすい。たとえばO, Cl はそれぞれイオン式で( サ ),( シ )と示されるイオンとなる。


希ガスを除く1A族から7B族の元素群では左下の元素ほど(ァ)(陽性,陰性)が強く,右上の元素ほど(イ)(陽性,陰性)が強い。したがって電気陰性度は(ウ)(右へ,左へ)いくほど,また(エ)(上へ,下へ)いくほど大きくなる。イオン化エネルギーは,同一周期では(オ)(右へ,左へ)いくほど,また同じ族では(カ)(上へ,下へ)いくほど小さくなる。金属元素と非金属元素の境界付近にある元素は( キ )とよばれる。たとえばAl,( ク ),(  ケ ),Pb などの単体は酸ともアルカリとも反応する。

表は周期表の一部を示したものである。
  (ア) ~(オ) の元素記号を記せ。
  Al3+と同じ電子配置をもつ原子
 の元素名を記せ。
  酸化物が強いアルカリ性を示す第
 3周期の元素の元素名を記せ。

表は周期表の一部で原子番号が書いて
ある。元素記号で答えよ。
  第2周期の元素で1価の陽イオン
 になりやすい元素。
  第3周期の元素で2価の陰イオン
 になりやすい元素。
  3個の電子を失ってNe と同じ電子配置となる元素。
  2個の電子をもらってAr と同じ電子配置となる元素。
  第2周期の元素で電子を失う傾向の最も強い元素。
   


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