ロシアの化学者ドミトリー・メンデレーエフは、化学的性質と原子質量の間の関係として周期律を定式化した.周期表にはギャップが含まれていましたが、彼は周期律を使用して欠けている元素のいくつかの性質を予測することができました.周期律は19世紀後半の基本的な発見として認められ、原子番号の発見と原子の内部構造を明らかにした 20 世紀初頭の量子力学の研究。現代の化学は、周期表とその法則がなければ完全ではありません。
周期表の説明
既知の元素と生成された元素を原子番号の昇順で並べる方法です。また、同様の属性を持つアイテムがグループ化されるように設定されています。つまり、どの元素が同様に反応し、どの元素が劇的に異なる反応をするかを一目で識別できます。各元素について、周期表は通常次のように提供します。情報。原子核にある陽子の数は、原子番号として知られています。特定の原子の陽子、中性子、および電子の総重量は、原子質量として知られています。
元素に同位体がある場合、これは変化する可能性があるため、周期表に記載されている原子質量は、変動する重量の平均です。 (かっこで囲まれた原子質量は、通常、その数が概算であることを示しています。これらのかっこで囲まれた元素は、非常に不安定であるか、最近発見されたばかりです。)
元素の化学記号。科学者が使用する 1 文字または 2 文字の記号です。このコードは、化学物質について話す際に言語の壁を壊すために世界中で使用されています。酸素を表す O などの明白なものもあれば、鉛を表す Pb など、それほど明確でないものもあります。これは、記号が通常元素のラテン語の名前に基づいているという事実によるもので、鉛の場合は plumbum です。 /P>
表の左から右に移動するにつれて、元素の原子番号と原子質量が大きくなります。周期表を下に移動すると、同じことが当てはまります。
周期表の傾向
原子半径
外側の電子が同じ殻に留まる一方で核電荷が増加するため、原子半径は主族元素に沿って左から右に減少します。最も外側の電子はより高い殻にあり、原子核から離れているため、通常は円柱を下っていくにつれて半径が大きくなります。
内殻が遷移元素を満たしていますが、原子のサイズは依然として外側の電子によって決まります。シリーズ全体のより高い核電荷と、シールド用の内部電子の数の増加により、部分的に互いに相殺され、半径の減少が小さくなります。 4p および 5d 原子は、新しい種類の遷移系列が導入された直後に現れるため、予想よりも小さくなっています。
イオン化エネルギー
原子から電子を取り除くのに必要なエネルギーは、その最初のイオン化エネルギーです。イオン化エネルギーは、原子半径が減少するにつれて、左から右へ、下から上へと増加します。これは、原子核に近い電子はより確実に結合され、放出がより困難になるためです。したがって、イオン化エネルギーは、各周期の最初の要素 (水素とアルカリ金属) で最も低く、周期の右端にある希ガスに到達するまで着実に増加します。取り除かれる電子が対になっている酸素など、この傾向の例外はほとんどなく、電子間の反発によって予想よりも簡単に取り除かれます。
電子親和力
電子が原子に追加されるときに生成されるエネルギーである電子親和力は、イオン化エネルギーの正反対です。通過する電子は、原子核の引力をより強く感知すると、特にそれを受け入れる準備ができている部分的に満たされた外側軌道がある場合、より簡単に原子に引き寄せられます。その結果、電子親和力は左から右へ、そして下から上へと増加する傾向があります。完全な殻を持ち、別の電子の余地がない希ガスは、最後の列の例外です。この結果として、最後から 2 番目の列のハロゲンが最も高い電子親和力を持ちます。たとえば、希ガスには電子親和力がないため、安定した気相陰イオンを形成できません。イオン化エネルギーが大きく、電子親和力がないため、希ガスは電子を吸収または失う傾向がほとんどなく、一般に反応性がありません。たとえば、フッ素は塩素よりも反応性が低くなりますが、電子親和力は低くなります。
電気陰性度
電気陰性度は元素のもう 1 つの重要な特徴です。原子は、ペアで電子を共有することによって共有結合を作成でき、その結果、価電子軌道が重なります。各原子が共有電子対を引き寄せる程度は、その電気陰性度、つまり電子を獲得または失う傾向によって決まります。電子対は、電気陰性度が高い (または電気陽性度が高い) 原子に引き寄せられますが、電気陰性度が低い (または電気陽性度が高い) 原子は、より少なく引き寄せられます。これは単純化したものですが、極端な例では、電子はより陽性の原子からより陰性の原子に完全に交差したと考えられる場合があります。これまでに説明した他の特性と同様に、電気陰性度は上下に移動すると減少し、左から右に移動すると増加する傾向があります。最も電気陽性の元素はアルカリ金属とアルカリ土類金属であり、最も電気陰性の元素はカルコゲン、ハロゲン、希ガスです。
メタリシティ
一方、電気陽性度の高い原子は電子を失う傾向があり、陽イオンを飲み込む「電子の海」を生成します。 1 つの原子の外側の軌道が重なり合って隣接するすべての原子と電子を共有し、構造全体に広がる分子軌道の巨大な構造を形成します。この負に帯電した「海」は、すべてのイオンを引き寄せ、金属結合で保持します。金属はそのような結合を形成する元素であり、非金属はそうでない元素です。同素体とは、いくつかの元素が結合して、異なる構造を持つ多くの単純な化合物を生成できるという事実を指します。たとえば、ダイヤモンドとグラファイトは炭素の 2 つの同素体です。
結論
科学の進歩により、周期表は変化し続けています。自然界には原子番号 94 までの元素のみが存在します。さらに先に進むには、実験室で新しい元素を合成する必要があります。最初の 118 元素が判明し、表の最初の 7 行が完成しましたが、最も重い元素の化学的特徴付けは、それらの特性がそれらの配置に対応していることを確認するためにまだ必要です。表がこれらの 7 行を超えてどこまで拡張されるか、または表の既知の部分からのパターンがこの未知の領域に持続するかどうかは不明です。
