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典型元素の基本md d3d48de
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典型元素の基本
chemistryinorganichighschoollecture
1導入
この講義では、典型元素を族ごとの価電子数と、安定な電子配置へ近づく方法から読むことについて説明する。
典型元素は元素名だけで覚えると散らばる。しかし 1 族、17 族、18 族を価電子で見ると、「電子を失う」「電子を受け取る」「すでに安定」という三つの型に整理できる。
2用語と定義
典型元素とは、周期表の主族に属し、価電子の規則性が族ごとに現れやすい元素である。
アルカリ金属とは、1 族のうち水素を除く金属元素である。
ハロゲンとは、17 族の元素である。
希ガスとは、18 族の元素であり、通常は反応性が低い。
3方針
典型元素では、先に族を確認し、次に価電子の数を読む。そのうえで、電子を失うほうが安定か、受け取るほうが安定かを判断する。
4厳密な説明
4.1傾向 1:1 族の金属元素は \mathrm{M^+} になりやすい
仮定として、主族元素の 1 族にある金属元素 \mathrm M を考える。結論は、\mathrm M が電子を 1 個失って \mathrm{M^+} になりやすいことである。
証明する。1 族の主族元素は価電子を 1 個もつ。電子を 1 個失うと、外側の電子殻が空になり、内側の安定な電子配置が最外殻として残る。電子を 1 個失うとイオンの基本で確認した関係より電荷は + になる。したがって \mathrm{M^+} が生じやすい。□
4.2傾向 2:17 族の元素は \mathrm{X^-} になりやすい
仮定として、17 族の元素 \mathrm X を考える。結論は、\mathrm X が電子を 1 個受け取って \mathrm{X^-} になりやすいことである。
証明する。17 族の主族元素は価電子を 7 個もつ。あと 1 個の電子を受け取ると、最外殻が満たされ、希ガスに近い安定な電子配置になる。電子を 1 個受け取ると電荷は - になる。したがって \mathrm{X^-} が生じやすい。□
4.3整理 3:18 族は通常反応性が低い
仮定として、18 族の希ガスを考える。結論は、通常の条件では反応性が低いことである。
証明する。18 族の希ガスは最外殻が安定な電子配置に近い。反応では電子を失う、受け取る、または共有して安定化することが多い。しかし希ガスは出発時点で安定なので、そのような変化から得る安定化が小さい。したがって通常は反応性が低い。□
5見分け方
| 族 | 価電子の見方 | 代表的な振る舞い |
| 1 族 | 1 個失う | \mathrm{M^+} を作りやすい |
| 2 族 | 2 個失う | \mathrm{M^{2+}} を作りやすい |
| 17 族 | 1 個受け取る | \mathrm{X^-} を作りやすい |
| 18 族 | すでに安定 | 反応性が低い |
6どこまで成立するか
電子配置による説明は典型元素では強力である。ただし実際の反応性には、原子半径、電気陰性度、水和、結晶格子の安定性も関与する。族だけで全てを決めない。
7最終形
\boxed{\text{典型元素は族と価電子で読む}}
\boxed{\text{1族は電子を失い、17族は電子を受け取り、18族は変化しにくい}}
8一言でいうと
典型元素は、価電子の数と安定な電子配置への近づき方から反応性を読む。