元素の歴史、構造、元素の周期表



の 元素の周期表 これまでに知られている118の元素の化学的性質を調べることを可能にするツールです。化学量論的計算を行い、元素の物理的性質を予測し、それらを分類し、そしてそれらの間の周期的な性質を見つけるとき、それは不可欠です。.

原子はそれらの核が陽子と中性子を追加するにつれて重くなります。陽子と中性子には新しい電子も伴わなければなりません。そうでなければ、電気的中性は可能ではないでしょう。したがって、いくつかの原子は水素のように非常に軽く、他のものは有機のように超重い.

誰が化学においてそのような心を負っているのでしょうか？ 1869年（ほぼ150年前）に10年間の理論研究と実験の後に、当時知られていた62の元素を組織化する試みにおける最初の周期表を発表した科学者DmitriMendeléyevに.

このために、Mendeléyevは化学的性質に基づいており、同時にLothar Meyerは元素の物理的性質に従って編成された別の周期表を発表しました。.

当初、テーブルには「空のスペース」が含まれていましたが、その要素はその当時は知られていませんでした。しかし、メンデレーエフはその特性のいくつかをかなりの精度で予測することができました。これらの元素のいくつかは：ゲルマニウム（彼はエカシリコンと呼んだ）とガリウム（エカアルミニウム）.

最初の周期表は、元素の質量に従って元素を並べました。この配置は、元素の化学的性質におけるいくつかの周期性（反復および類似性）を垣間見ることを可能にした。それにもかかわらず、移行の要素はこの秩序にも、希ガスにも一致しませんでした.

このため、原子質量ではなく、原子番号（プロトン数）を考慮して元素を並べる必要がありました。ここから、多くの著者の努力と貢献とともに、メンデレーエフの周期表が完成し完成しました。.

索引

  • 1周期表の歴史
    • 1.1要素
    • 1.2シンボル
    • 1.3スキームの進化
    • 1.4 Chancourtois（1862）製のカーテンスクリュー
    • 1.5オクターブ・オブ・ニューランズ（1865）
    • 1.6メンデルイェフの表（1869）
    • 1.7 Moseley周期表（現在の周期表） - 1913
  • 2それはどのように構成されていますか？ （構造と組織）
    • 2.1期間
    • 2.2グループ
    • 2.3陽子数と価電子
  • 3周期表の3つの要素
    • 3.1ブロック
    • 3.2ブロックp
    • 3.3代表的な要素
    • 3.4遷移金属
    • 3.5内部移行の金属
    • 3.6金属と非金属
    • 3.7金属ファミリー
    • 3.8メタロイド
    • 3.9ガス
  • 4用途と用途
    • 4.1酸化物の化学式の予測
    • 4.2元素のバレンシア
    • 4.3デジタル周期表
  • 5周期表の重要性
  • 6参考文献

周期表の歴史

要素

環境を（より正確には自然に）記述するための基礎としての要素の使用は古代から使われてきました。しかし、その当時はそれらは物質の段階と状態と呼ばれていました、そして中世から言及がされる方法ではありませんでした.

古代ギリシャ人は、私たちが居住していた惑星は火、地球、水、そして空気という4つの基本的な要素によって形成されていたと考えていました.

一方、古代中国では元素数は5であり、ギリシャ人とは異なり、彼らは空気を排除し、金属と木を含みました.

最初の科学的発見は1669年にリンを発見したドイツのヘニングブランドによって行われました。その日から、その後のすべての要素が記録されました.

金や銅のようないくつかの元素がリンの前にすでに知られていたことは言及する価値があります。違いは、登録されていないことです。.

シンボル学

錬金術師（現在の化学者の前身）は、星座、発見者、発見された場所に関連する要素に名前を付けました。.

1808年にダルトンは、要素を表すために一連の図面（シンボル）を提案しました。それから、新しい表記法が登場するにつれてダルトンモデルが複雑になったので、この表記法はJhon Berzeliusの表記法（現在まで使われていたもの）に置き換えられました。.

スキームの進化

化学元素の情報を体系化するための地図を作成する最初の試みは、19世紀にTribe ofDöbereiner（1817）によって行われました。.

長年にわたり、新しい要素が見つかり、現在使用されているものに到達するまで新しい組織モデルが生まれました。.

Chancurtoisテルルねじ（1862）

Alexandré-ÉmileBéguyerde Chancourtoisは、らせん状のグラフィックを描く紙のらせんをデザインしました（テルルねじ）。.

この系において、元素はそれらの原子量に関して増加する方法で順序付けられている。同様の要素が縦に並んでいる.

ニューランズのオクターブ（1865）

Döbereinerの研究を続けて、英国のジョンアレクサンダークイーンニューランズは、7つの元素すべてがそれらの特性に類似性を持っていることに注目して、原子量に関して昇順で化学元素を命じました（水素は含まれません）.

メンデレイヴのテーブル（1869）

メンデレーユフは、原子量の大きい順に化学元素を並べ、同じカラムに同じ性質を持つ元素を配置しました。彼は（彼が持つべきである特性を予測すること以外に）将来の新しい元素の出現を予測する彼の周期表モデルにギャップを残しました。.

希ガスはまだ発見されていないので、メンデレイフのテーブルには載っていません。加えて、メンデレイフは水素を考慮しなかった.

Moseley周期表（現在の周期表） - 1913

Henry Gwyn Jeffreys Moseleyは、周期表の化学元素をそれらの原子番号に従って並べることを提案しました。つまり、陽子の数に基づいて.

Moseleyは1913年に「周期律」を発表しました。「元素を原子番号順に並べると、それらの物理的および化学的性質は周期的な傾向を示します」.

したがって、各水平方向の行または期間は一種の関係を示し、各列またはグループは別の関係を示します。.

それはどのように構成されていますか？ （構造と組織）

周期表のケーキにはいくつかの色があることがわかります。各色は元素を同じような化学的性質を持っています。オレンジ、黄色、青、紫の柱があります。緑の正方形、そして斜めの青リンゴ.

真ん中の列の四角は灰色がかっているので、これらの元素はすべて共通のものを持っている必要があります。つまり、それらは半値全幅の遷移金属です。.

同じように、紫色の正方形の要素は、それらが気体状の物質、赤みを帯びた液体、さらには固体の黒（ヨウ素）や銀灰色（アスタチン）から由来するものですが、それらを同族体にする化学的性質です。これらの性質はそれらの原子の電子構造によって支配されている.

周期表の構成および構造は任意ではありませんが、元素に対して決定された一連の周期特性および値のパターンに従います。たとえば、メタリック文字がテーブルの左から右に向かって減少する場合、メタリック要素は右上隅には期待できません。.

期間

元素は、それらの軌道のエネルギー準位に応じて行または周期で配置されます。元素が原子量の増加する順序で成功するとき、期間4の前に、それらの8つごとに化学的性質が繰り返されたことがわかりました（オクターブの法則、John Newlands）。.

遷移金属は、硫黄およびリンのような他の非金属元素で埋め込まれていた。このため、現代の周期表を理解するために量子物理学および電子配置を入力することが不可欠でした。.

高エネルギー層の軌道は、電子が周期に沿って移動するにつれて、電子（および陽子と中性子の原子核）で満たされます。この高エネルギー層はサイズや原子半径と密接に関係しています。したがって、上の期間の要素は、下の要素よりも小さくなります。.

HとHeは最初の（期間）エネルギーレベルにあります。 4番目の期間の灰色の四角の最初の行。第6期のオレンジ色の四角の列。後者は想定されている9番目の期間にあるように見えますが、実際にはBaの黄色のボックスの直後の6番目に属します。.

グループ

ある期間を経ると、質量、陽子数、電子数が増加することがわかります。同じ列またはグループでは、質量と陽子は異なりますが、 原子価層の電子 それは同じです.

たとえば、最初の列またはグループでは、Hは1s軌道に単一の電子を持っています1, Li（2sのように1）、ナトリウム（3秒）1）、カリウム（4秒）1フラン（7秒）まで1）その数字1は、これらの元素が価電子をほとんど所有していないことを意味し、したがってグループ1（IA）に属します。各要素は異なる期間にあります.

水素、緑色の箱を数えないで、その下の要素はオレンジ色の箱で、アルカリ金属と呼ばれています。どの期間でも右側にあるもう1つのボックスは、グループまたは列2です。つまり、その元素は2つの価電子を持っています.

しかし、d軌道の知識がなくても、さらに一歩右に進むと、ホウ素グループ（B）またはグループ13（IIIA）に到達します。グループ3（IIIB）またはスカンジウム（Sc）の代わりに。 d軌道の充填を考慮に入れると、灰色の四角形の周期が覆われ始めます。遷移金属.

プロトン数と価電子数

周期律表を研究するとき、原子番号Zまたは核内の総陽子数と価電子数との間に混乱が生じる可能性があります。例えば、炭素はZ = 6を持っています、すなわち、それは6つの陽子を持っているので6つの電子を持っています.

しかし、これら6つの電子のうち, 4人はバレンシア出身. そのため、その電子構成は[He] 2sです。22p2. [He]は2つの電子1を表します2 そして、理論的には化学結合の形成に関与しない.

また、炭素は４つの価電子を有するので、「便利に」は周期律表の１４族（ＩＶＡ）に位置する。.

炭素より下の元素（Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＰｂおよびＦｌ）はより高い原子番号（および原子質量）を有する。しかし、すべてが4つの価電子を共有しています。これは、ある要素があるグループに属し、別のグループに属していない理由を理解するための鍵です。.

周期表の要素

ブロックs

ちょうど説明したように、グループ１および２は、ｓ軌道に１または２個の電子を有することを特徴とする。これらの軌道は球形であり、これらのグループのいずれかを通過すると、要素は原子のサイズを大きくする層を獲得します。.

それらの化学的性質と反応の仕方に強い傾向を示すことによって、これらの要素はブロックとして組織されます。したがって、アルカリ金属とアルカリ土類金属がこのブロックに属します。このブロックの要素の電子構成はns（1s、2sなど）です。.

ヘリウム元素はテーブルの右上隅にありますが、その電子構成は1です。2 したがって、このブロックに属します.

ブロックp

ブロックsとは異なり、このブロックの要素は完全に軌道を埋められていますが、p軌道は電子で満たされ続けています。このブロックに属する要素の電子構成はns型です。2np1〜6 （p軌道は、満たすために1個または最大6個の電子を持つことができます）.

それでは、周期表のどの部分にこのブロックがありますか。右側：緑、紫、青の四角形。つまり、ビスマス（Bi）や鉛（Pb）などの非金属元素および重金属.

ホウ素から始めて、電子配置ns2np1, 右側の炭素は別の電子を追加します。22p2. 次に、ブロックpの期間2の他の要素の電子配置は次のとおりです。22p3 （窒素）、2秒22p4 （酸素）、2秒22p5 （フッ素）と222p6 （ネオン）.

あなたがより低い期間に行くなら、あなたは3：3のエネルギーレベルを持つでしょう23p1〜6, ブロックpの終わりまで.

このブロックについての最も重要なことは、期間4から、その要素が完全に満たされた軌道（右側の青い四角形）を持つことです。要約すると、ブロックsは周期表の左側にあり、ブロックpは右側にあります。.

代表的な要素

代表的な要素は何ですか？それらは一方では電子を失いやすいものであり、他方ではそれらは原子価オクテットを完成するためにそれらを得るものです。言い換えれば、それらはブロックsとpの要素です。.

彼らのグループは最後に文字Aで他と区別されました。したがって、IAからVIIIAまでの8つのグループがありました。しかし現在、現代の周期表で使用されている番号付けシステムはアラビア語で、遷移金属を含めて1から18までです.

その理由のために、ホウ素基はＩＩＩＡ、すなわち１３（３ ＋ １０）であり得る。炭素基、ＶＡＴまたは１４。そして希ガスのそれ、表の右隣、VIIIAまたは18.

遷移金属

遷移金属は灰色の四角形のすべての要素です。それらの期間を通して、それらはそれらの軌道ｄを満たし、それは５であり、それ故に１０の電子を持つことができる。これらの軌道を満たすには10個の電子がなければならないので、10個のグループまたは列がなければなりません。.

古い番号付けシステムのこれらの各グループは、ローマ数字と末尾の文字Bで指定されていました。スカンジウムの最初のグループは、非常に類似した反応性（8、9および10）を持つためのIIIB（3）、鉄、コバルトおよびニッケルVIIIB、そして亜鉛IIB（12）.

ご覧のとおり、ローマ数字を使用するよりもアラビア数字でグループを認識する方がはるかに簡単です。.

内部遷移金属

周期表の第6周期から、f軌道はエネルギー的に利用可能になり始めます。これらはd軌道よりも最初に満たされなければなりません。したがって、その要素は通常、テーブルを長くしすぎないように離れて配置されます。.

最後の2つの期間、オレンジとグレーは、ランタニド（希土類）とアクチニドとも呼ばれる内部遷移金属です。充填するには14個の電子が必要な7個のf軌道があります。したがって、14個のグループがなければなりません。.

これらのグループが周期表に追加されると、合計32（18 + 14）になり、「細長い」バージョンになります。

淡いピンク色の列はランタノイドに対応し、濃いピンク色の列はアクチノイドに対応します。ランタン、Z = 57のLa、アクチニウム、Z = 89のAc、およびすべてのブロックfは同じスカンジウムグループに属します。なんで？スカンジウムは軌道ndを持っているので1, これは、残りのランタノイドおよびアクチノイドに存在します。.

LaとAcは5価の原子価配置を持つ16秒2 と6日17秒2. 両方の列を通って右に移動すると、4fと5fの軌道がいっぱいになり始めます。いっぱいになると、Lutecio、Lu、およびlaurencio、Lrの要素に到達します.

金属と非金属

周期表のケーキの後ろに置いておくと、細長い形でも上の画像のケーキに頼るほうが便利です。現時点では、言及された元素の大部分は金属である.

室温では、すべての金属は銀色の灰色の固体物質（液体である水銀を除く）です（銅と金を除く）。また、彼らは通常硬くて明るいです。ブロック内のものは柔らかくてもろいですが。これらの元素は、電子を失い、Mカチオンを形成する能力によって特徴付けられます。+.

ランタノイドの場合、それらは3つの5d電子を失います16秒2 三価カチオンMになるために3+ （ラとして3+）セリウムは、その一方で、4電子を失うことができる（Ce4+）.

他方、非金属元素は周期表の最も小さい部分を構成する。それらは、共有結合した原子（硫黄やリンなど）を含む気体または固体です。すべてブロックpにあります。より正確には、後者の上部では、その後、より低い期間に向かって下降すると、金属的性質（Bi、Pb、Po）が増加します.

さらに、電子を失う代わりに非金属が勝ちます。したがって、それらはＸアニオンを形成する。- 負電荷が異なる場合：ハロゲンは-1（17族）、カルコゲンは-2（16族、酸素）.

金属ファミリー

金属内には、それらを区別するための内部分類があります。

-１族の金属はアルカリ性

-2族アルカリ土類金属（ベカンバラ氏）

-グループ3（IIIB）スカンジウムファミリー。このファミリーは、スカンジウム、グループの長、イットリウムY、ランタン、アクチニウム、そしてすべてのランタノイドおよびアクチノイドによって適合されています。.

-４族（ＩＶＢ）、チタン族：Ｔｉ、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）およびＲｆ（ラザフォージオ）。それらはいくつの価電子を持っていますか？答えはあなたのグループにあります.

-グループ5（VB）、バナジウムファミリー6族（VIB）、クロム族。そして、亜鉛ファミリー、グループ12（IIB）まで.

メタロイド

金属文字は右から左へ、そして上から下へと増加します。しかし、これら2種類の化学元素間の境界は何ですか？この境界は、金属と非金属の両方の特徴を持つ、メタロイドとして知られる元素で構成されています。.

半金属はホウ素で始まり放射性元素のアスタチンで終わる「階段」の周期律表で見ることができます。これらの要素は以下のとおりです。

-B：ホウ素

-シリコン：はい

-Ge：ゲ​​ルマニウム

-As：ヒ素

-Sb：アンチモン

-Te：テルル

-で：アスタチン

これら7つの元素はそれぞれ中間的な性質を示し、化学的環境や温度によって変化します。これらの特性の1つは半導体です、すなわち、半金属は半導体です.

ガス

地上条件では、気体元素は窒素、酸素、フッ素などの非軽金属です。また、塩素、水素、希ガスもこの分類に入ります。それらすべての中で、最も象徴的なものは、遊離原子のように反応し、振る舞う傾向が低いため、希ガスです。.

後者は周期律表の第18族に属し、次のとおりです。

-ヘリオ、彼

-ネオン、ネ

-アルゴン、アルゴン

-クリプトン、Kr

-キセノン、Xe

-ラドン、Rn

-そして、最も最近のもの、合成希ガスoganneson、Og.

全ての希ガスは、一般に原子価配置ｎｓを有する2np6;つまり、彼らはボールトオクテットを完了しました。.

他の温度における元素の凝集状態

元素は、温度とそれらの相互作用の強さに応じて、固体、液体、または気体の状態になります。地球の気温が絶対零度（0K）に達するまで冷やされると、すべての元素は凍ります。凝縮するヘリウムを除いて.

この極端な温度で、残りのガスは氷の形になるでしょう.

反対に、温度が約6000Kであれば、「すべての」元素は気体状態になります。これらの条件下では、文字通り金、銀、鉛および他の金属の雲が観察される可能性があります。.

用途とアプリケーション

周期律表だけで、元素の記号、原子量、構造、その他の特性を調べるためのツールとなります。化学量論的計算を実行するときに非常に有用です。.

それだけでなく、周期表でも同じグループまたは期間の元素を比較できます。だから、あなたは元素の特定の化合物がどのようになるかを予測することができます.

酸化物の化学式の予測

例えば、アルカリ金属の酸化物については、単一の原子価電子、したがって＋１の原子価を有することによって、それらの酸化物の式はＭ型であると予想される。2O。これは酸化水素、水、Hでチェック2O。また酸化ナトリウム、Naと2O、そしてカリウム、K2○.

他の基については、それらの酸化物は一般式Ｍを有さなければならない。2○n, ここで、nはグループ番号と同じです（要素がブロックpからのものである場合、n-10が計算されます）。したがって、14族に属する炭素はCOを形成します。2 （子2○4/ 2）;硫黄、グループ16のSO3 （S2○6/ 2）;そして窒素、グループ15から、N2○5.

しかしながら、これは遷移金属には適用されない。これは、鉄は第8族に属しますが、8個の電子を失うことはできず、2個または3個の電子を失うことができないためです。.

元素のバレンシア

周期律表（いくつか）は、各元素に可能な原子価を示しています。これらを知っていれば、化合物の命名法とその化学式を事前に見積もることができます。価数は、上記のように、グループ番号に関連しています。すべてのグループに適用されるわけではありませんが.

原子価は原子の電子構造により大きく左右されます.

価電子の数を知ることによって、この情報から化合物のルイス構造から始めることもできます。従って周期表は学生および専門家が構造をスケッチし、可能な幾何学および分子構造の調査のために道を辿ることを可能にする.

周期デジタルテーブル

今日では、テクノロジにより、周期表をより用途が広くなり、より多くの情報を誰にでも利用できるようになりました。それらのいくつかは各要素の驚くべき実例とその主な用途の簡単な要約を持ってきます.

それが彼らと相互作用する方法は、彼らの理解と研究をスピードアップします。周期表は、目に優しく、探索しやすく、そして化学元素を知るための最も効果的な方法は、周期からグループへと移動することです。.

周期表の重要性

現在、周期表は元素の詳細な関係から化学の最も重要な組織的な道具です。その使用は学生や教師だけでなく、化学や工学の分野に専念する研究者や多くの専門家にとっても不可欠です。.

周期表を見てください。次のように、すばやく効果的に大量の情報を入手できます。

- リチウム（Li）、ベリリウム（Be）、ホウ素（B）が電気を通す.

- リチウムはアルカリ金属、ベリリウムはアルカリ土類金属、ホウ素は非金属.

- 3つのうち、リチウムが最良の導体であり、次にベリリウム、最後にホウ素（半導体）が続きます。.

したがって、周期表の中でこれらの元素を見つけることによって、あなたは即座にそれらの導電率への傾向を結論づけることができます.

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