水銀、臭素が液体であることは周期律表の諸元値から分かる？

Question

常温で液体の元素には水銀と臭素の2つがありますね。
水銀が液体であることは周期律表の諸元値から導かれるのでしょーか？
臭素が液体であることは周期律表の諸元値から導かれるのでしょーか？

NiPdPt · Accepted Answer

＞非金属の場合は原子番号の増加に伴って気体→（液体）→固体と変化しますが、金属の場合はこの関係は成り立たないと理解すべきなのでしょーか。
分子になるものであれば分子間力の議論になり、単体であるなら基本的に極性はないので、単に分子量を議論しているようなものです。金属であれば、分子間力ではなく、金属結合の話になるので、原子量は重要ではなく、電子配置や原子のサイズが重要になるということです。

＞No.5の説明にHgは電子配置の関係で自由電子が放出しにくい(＝金属結合が弱い？)とありますが、それはこの電子配置の違い（5p6 6s2 4f14 5d10）から分かるのですか？
そう解釈するのが普通なんでしょう。

doc_somday · Answer

周期表には非常に種類が多いのでそう訊かれても答えづらいです。ですが普通分りませんね。諸元値に密度が書いてあればわかるかも。

Tacosan · Answer

「周期律表の諸元値」としてなにがかかれているかによる.

NiPdPt · Answer

そもそも、「元素」というのは概念です。なので、元素に融点や沸点なんぞありません。あなたの言うのはその元素の単体のはずです。単体ということになれば、臭素のように２原子分子になるものもあるし、ものによっては何種類かの単体が存在することもあります。なので、本来はどういった単体の話であるかに関しても特定すべきともいえます。

で、その「諸元値」ってなんですか？
それに「単体の」融点や沸点が書いてあるならそれからわかるし、書いてないならわからない。臭素は２原子分子になりますが、水銀は金属であり、全く性質や構造が違うものです。なので単純な比較はできませんし、単体の「諸元値」ならまだしも、元素の「諸元値」というのも意味不明です。

また、その「常温」に関してもたまたま地球の温度がそのあたりにあるという半ば偶然の如きもので、その温度に特別な意味はありません。たとえば、60℃以上であれば臭素は気体ですし、70℃になればカリウムは液体になります。

NiPdPt · Answer

あなたは単位「周期律表」と書いています。正しくは「周期表」ですけど、それはさておき、その時点で周期表を特定していません。なので回答者は一般的な周期表と考えるのが常識でしょう。一般的な周期表に書いてあるのは元素記号と原子番号、場合によっては原子量あたりまでです。

それと、あなたがリンクをつけた周期表にしても、書いてあることは原子番号、元素記号、元素名、原子量だけです。「臭素が液体」というのは臭素のところをクリックして出てくる情報であり、周期表そのものではありませんし、さらにいうなら、「臭素が液体」という時の「臭素」は元素ではなく単体の話です。実際に「単体（Br2、二臭素）は常温、常圧で液体[2]（赤褐色）である」と書いてあるでしょ？

で、「周期律表の諸元値」ということになれば、その周期表の本体に書かれている「原子番号、元素記号、元素名、原子量」ということになりますが、それだけの情報で、臭素の単体が常温常圧で液体であることまではわかりません。もちろん、周期表の位置からそれがハロゲンであり、一般的な単体が２原子分子になることはわかります。水銀にしても、それが金属であることはわかります。しかし、周期表というのは。正しくは「元素の周期表」であり、決して原子や単体の周期表ではありません。なので原子量までは許容としても、単体の性質まで含むようなものではありません。

あなたが後出しジャンケン的に出してきた原子構造理論とか電子配置にしても、何のためにあるかといえば、原子（あるいは元素）の性質を理解するためであることは明らかですが、単体の融点まで正確に予測できるようなものではありません。物事の目的は常に達成されているとは限りません。化学結合理論に関しても同様です。まあ、臭素の融点や沸点は化学結合とは関係のない話ですけど。科学というものは常に発展途上であるものです。

「「なぜ」水銀や臭素が常温で液体であるのか」ということに関してはわかりませんとしか言いようがありません。もちろん、そのことに関する説明の試みはありますが、その理屈で正確に融点や沸点が予測できるものではありません。水銀にしては、他の金属元素に比べて融点が低い理由に関しては、水銀が12族の典型元素であり、原子番号の大きいアルカリ金属の融点が低いのと同様の理由で融点が低めになるという説明や、それと関連して「相対論的電子効果」なるものも提唱されています。さりとて、常温で液体であるかどうかまではわかるものではありません。さらに言うならフランシウムの融点は27℃と言われています。つまり、仮にこれの融点を理論的に予測するのであれば、７℃以内の精度で理論予測をしない限り判断できないことになりますが、そこまでの精度は無理です。

NiPdPt · Answer

＞この情報から水銀の物性の一つである融点は導出できないとおっしゃいますか？
できないと私は認識しています。もちろん、他の金属に比べて低い理由に関しては色々な説明がありますが、融点まで正確に計算できるような理屈はないと思います。
大雑把な話として、水銀はいかにも金属っぽいですが、電子配置の関係（ここまでは周期表からわかります）で、他の金属に比べて自由に動き回れる電子（自由電子）を放出しにくいです。自由電子は金属結合の元になっており、電導性の原因ともなっていますので、それを出しにくいと言うことは、原子間の結合が弱く融点が低くなる要因になります。それと同時に、電導性も低下することになり、それは水銀の電導度が低いこと（銅の60分の１、鉄の10分の１）からもわかります。しかし、こういった考えで融点が低いことの説明ができたとしても、融点を正確に決めることまでは無理です。

NiPdPt · Answer

＞水銀の左隣に金Auがあり、右隣にタリウムTIがありますね。これも原子構造（もしくは電子配置の関係）から大雑把な説明がつくのでしょーか？
だから、その説明を前の回答で書いているつもりですけど。水銀はそれらの原子とちがい、s軌道とd軌道が完全に埋まっています。したがって、比較対象とするなら、上にあるZn（mp.419.5℃）やCd（mp. 321.1℃）です。12族の単体はいずれも融点が低く、原子番号の増加に伴って融点が低下しています。これはアルカリ金属とかと同じ傾向です。水銀の下はコペルシニウムであり、これも常温では液体ではないかと思いますが、これは天然には存在せず、人工的なものは半減期も短く、融点を測れるほどの量も製造されていないので不明です。原子が数個とか数十個しかないのであれば液体かどうかもわかりません。

12族の元素は分類上は典型元素です。なので、周期表では左右よりも上下の関連性が大きいです。

水銀、臭素が液体であることは周期律表の諸元値から分かる？

周期表には非常に種類が多いのでそう訊かれても答えづらいです。

「周期律表の諸元値」としてなにがかかれているかによる.

そもそも、「元素」というのは概念です。

あなたは単位「周期律表」と書いています。

＞この情報から水銀の物性の一つである融点は導出できないとおっしゃいますか？

＞水銀の左隣に金Auがあり、右隣にタリウムTIがありますね。

＞非金属の場合は原子番号の増加に伴って気体→（液体）→固体と変化しますが、金属の場合はこの関係は成り立たないと理解すべきなのでしょーか。

似たような質問が見つかりました

関連するカテゴリからQ&Aを探す

デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング

マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング