周期表について

Question

周期表の順番に意味はあるのですか？どうして周期表のような並べ方をするのでしょう？ウェブ上のものは難しかったので、わかりやすくしていただけると幸いですm(_ _)m

むらさめ · Accepted Answer

元素を陽子数(原子番号)で並べていくと、似た性質の元素が順番に現れていくことに、1869年にロシアのメンデレーエフが気がつきそこから改良されているのが周期表です。
周期表の順番に意味はあるのですが、こんなものだと覚えておく部分も必要です。

周期表には周　横の並びを上から1周期(水素とヘリウム)、2周期(リチウムからネオンまで)、3周期、4周期、5周期…と並んでいます。
3周期までは、横の並びで電子が最外殻に一つずつ順番に充填されていくのが判ります。
周期表は、元素が原子番号(陽子数)が増える従い、電子がその電子軌道にどのように充填されていくのかを知らないと理解していくのは難しい部分があります。

縦の並びの族は、1族アルカリ金属から始まり18族の希ガス元素まであるのですが、3周期までは途中の3族から12族が抜け、8族しかないです。
4周期、以降は、1族から18族までの元素が横に並んでいますが、電子の軌道への充填に仕方は、少し変わってきます。
それでも、縦の並びの族では、元素の最外殻に電子が、上下の元素で似たように電子軌道に充填されていて、化学的物理的性質も似ています。

中高では周期表を3周期くらいまで覚えろと教えるのですが、実は縦の並び方の方が、周期表の実用的な面を表しているので、もっと縦の関係を教えろよと思うのですが…。

メンデレーエフが周期表を世に出した時は、元素の性質が似ていることに着目して周期表を作ったのですが、原子の構造がどうなっているのか、原子核、電子の軌道については、まだ量子力学という原子の根幹に関わる物理学の分野が無かった為、周期表が　どうして　そうなっているのか　は判りませんでした。
それは現在においても、周期表を教えるのは化学になっており、実際にどうしてそうなるのかの部分は、物理学で、更に高校で教えない量子力学や量子化学の分野になるので簡単に説明するのは難しいです。
そういうこともあり、ウェブ上のものは難しくて当然だと思います。

それと、周期表自体も完成されている訳ではなく、少し改良の余地が残されていて、例えば18族と次の周期の1族は、本当は隣接してい描かれなければいけないのに多くの周期表ではそうなっていないです。
昔からそこは判っているので、それを反映した周期表も提案されているのですが、あまり普及していないです。
参考に↓Wikiの周期表のページです、下の方に色々な周期表があるので、眺めるだけでも面白いです、これだけではなく他にも周期表が提案されています。
もう少し元素の化学的な性質を反映した、並び方に歪みがある周期表もあるらしいですね。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%91%A8%E6%9C%9F%E8%A1%A8

私の若い頃は原子番号103のローレシウムLrまでしかなかったのですが、その後の粒子加速器を使った実験･研究で、通常では存在し得ない重い元素が発見されており、今は原子番号118のオルガネソンまでになっています。
原子番号113の元素は、日本の研究チームが発見しておりニホニウムNhと命名されています。

これからも重い元素を粒子加速器を使い作り出す研究が続きますので何年か先に、また周期表の姿が変わる可能性もあります。

masterkoto · Answer

元素を原子番号順にならべると、性質がよく似た元素が一定間隔で周期的に表れます
この規則性をもとに並べたのが周期表です

例えば、原子は原子核と電子からできていますが、原子核の周りの電子はいくつかの層に別れて存在している
この層を電子殻と呼ぶが、それは原子核に近い物から順にK,L,M殻・・・などというようにわかれている
そして、k殻に入ることのできる電子は最大で2個で（k殻は2個で満杯）
L,Mはそれぞれmax８、18個と定まっている
そして、最も外側の層（最外殻）に入っている電子は「価電子」と呼ばれ、原子がイオンになったり原子同士が結びつくときに重要な働きをしている

これを踏まえ、
原子番号と電子の数は同じで、各層に入ることのできる電子のmaxの個数は前に述べた通りだから
Hは電子1個　最外殻（ｋ殻）の電子も1個
Heは電子2個　最外殻：ｋ殻の電子が2個でmax
L1は電子3個　K核は電子2個で満杯なので、１つはL核にはいり、最外殻（L)の電子は1個
Beは電子4個　K核は電子2個で満杯なので、2つはL核にはいり、最外殻（L)の電子は2個
・
・
・
Neは電子10個　K核は電子2個で満杯なので、8つはL核にはいり、最外殻（L)の電子はmax
Na電子１１個　K核は電子2個で満杯、L核も電子８こで満杯なのでのこり1個はM核にはいり、最外殻（M)の電子は1個
というように、最外殻の電子の数は周期表の縦の列ごとにそろっています

また、原子から１この電子を取り去るのに必要なエネルギー（第一イオン化エネルギー）の大きさも
HよりはHeのほうが大きく
周期表でLiからNeへと視線を移していくと大体右肩上がりに第一イオン化エネルギーは大きくなり
NaからArへと視線を移していくと大体右肩上がりに第一イオン化エネルギーは大きくなり
というように、周期表を左から右へとみていくと　第一イオン化エネルギーが増加する　という並び方にもなっています

このような規則性が一目でわかるように並べられたのが周期表です

kairou · Answer

元素の 性質や特徴を考慮して 並べたものです。
ここでは 長くなりすぎて 説明できませんので、下記が 分かり易いかも。
https://brain.vicolla.jp/2018/09/10/periodic-table/
他に もっと良いサイトがあるかも。
探してみるのも 勉強の内だと 思いますよ。

周期表について

元素を陽子数(原子番号)で並べていくと、似た性質の元素が順番に現れていくことに、1869年にロシアのメンデレーエフが気がつきそこから改良されているのが周期表です。

元素を原子番号順にならべると、性質がよく似た元素が一定間隔で周期的に表れます

元素の 性質や特徴を考慮して 並べたものです。

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