貴ガスについて

メンデレーエフによって提唱された周期表を眺めると、確かに規則性はありますが、
その中でも特異的なのは、貴ガスです。
大雑把に言うと、原子番号が若い元素は常温常圧で気体、
大きくなると固体という感じですが、
電子殻が埋まっている貴ガスは、He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rnと
常温常圧で気体を維持しています。
たとえば、固体である原子番号53のヨウ素（陽子53/中性子78/電子53）で
原子核の陽子が+1、中性子が-6とか-8になると、
気体になるって、どういうメカニズムなのでしょうか？
解明されているのでしょうか。
どなかたよろしくお願いいたします。

https://ja.wikipedia.org/wiki/周期表 出典の周期表に追記して添付します。

質問者からの補足コメント

• 類似の質問はこちら
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    補足日時：2021/06/30 06:39

No.4 回答者： konjii 回答日時： 2021/06/28 13:51

メンデレーエフは周期表の縦の列は似た性質を示すと言いましたが

横については何も触れてません。

この回答へのお礼

konjii さん、いつも回答ありがとうございます。
確かにそうでした。ご指摘に感謝します。

お礼日時：2021/06/30 06:54

No.3 ベストアンサー 回答者： d9win 回答日時： 2021/06/28 13:39

原子を構成する電子は、まず原子核の正電荷との間のクーロン力で結合している。

単体原子は、同量の正, 負電荷が存在しているが、それぞれの電子軌道が球対称でない為に原子外には場所によって正負の電界が現れる。唯一、希ガスだけが、電子軌道群が実質的に球対称になって、ほぼ完全に外部電界がなくなる。それに加えて影響する電子スピンについても、異なる回転方向が互いに相殺する(すなわち、不対電子がない)。このため、希ガス原子は、他の原子と反応が極めて起こり難く、単原子気体となる。
希ガスよりも1だけ原子価が小さいハロゲン原子は、クーロン力の不均一さもスピンの相互作用も大きいので高い反応性を有する傾向がある。その傾向が原子番号が小さいほど大きいのは、原子番号が小さい原子の最外殻軌道電子のエネルギー(すなわちイオン化エネルギー)が大きい為である｡
ハロゲンは原子番号が大きくなると気体(F_2, Cl_2)→液体(Br_2)→固体(I, 昇華するとI_2)に変わる。もっとも、臭素やヨウ素は、室温から少し温度を上げると、それぞれ気体や液体になる｡
固体, 液体, 気体の違いは、原子の最外殻軌道電子軌道のエネルギーが異なるだけで、本質的な意味は無いように思います。

この回答へのお礼

d9win さん、回答ありがとうございます。

> ハロゲンは原子番号が大きくなると
> 気体(F_2, Cl_2)→液体(Br_2)→
> 固体(I, 昇華するとI_2)に変わる。
> もっとも、臭素やヨウ素は、
> 室温から少し温度を上げると、
> それぞれ気体や液体になる｡

実は、これも気になっていました。

> 固体, 液体, 気体の違いは、
> 原子の最外殻軌道電子軌道のエネルギーが
> 異なるだけで、本質的な意味は無いように思います。

おっしゃるとおり、常温常圧、
日常生活での肌感覚で気体だと区分しましたが、
理屈があって、たまたま気体だ、液体だということが
よく分かりました。

お礼日時：2021/06/30 06:53

No.2 回答者： EZWAY 回答日時： 2021/06/28 11:27

原子核そのものではなく、それに伴う電子の数の問題です。

それによって、別の原子と結合を作りやすいかどうかとか、どのような結合を作りやすいかと言ったことが決まってくることになり、希ガスでは他の原子と結合を作りにくい電子配置になっているからそういう性質を示すことになります。

この回答へのお礼

EZWAY さん、いつも回答ありがとうございます。

> 希ガスでは他の原子と結合を作りにくい電子配置
まさにその1点で説明できてしまう訳ですね。
本質的なことが学べていなかったことに反省です。

お礼日時：2021/06/30 06:46

No.1 回答者： tknakamuri 回答日時： 2021/06/28 07:15

教科書に書いてある筈だけど

共有結合、イオン結合、金属結合は
電子殻に電子が余っていたり、足りない時に起きる。

こうした結合が出来ないということは
ファンデルワールス力でゆるく結合することしか
できないということなので、沸点が極端に下がる。

この回答へのお礼

tknakamuri さん、回答ありがとうございます。

共有結合、イオン結合、金属結合ができない、
すなわちファンデルワールス力での結合、
だから、沸点が極端に下がる⇒気体、
なるほど納得です。
確かに単原子分子ですが、
そういう風に理解、考えたことありませんでした。

それにしても、結合力って、
そんなにすごいものなのですね。

お礼日時：2021/06/30 06:45