なぜ周期表は縦に元素が似るんですか?教えてください!

A 回答 (5件)

最外殻電子の数というか、やはり、電子軌道ですかね。

s軌道に関わるもの、p軌道に関わるもの、d軌道に関わるもの、f軌道に関わるもの。
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もうひとつ歴史的というか根本的な理由があります。


もともと周期表というものが、性質の似た元素を縦に並べることで作られたというものだからです。
(メンデレーエフの考案時は横に並べたらしい)
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No.1, No. 2様がおっしゃっているとおり、最外殻電子(価電子)の数が縦(=族)ごとに一致しているから、というのが一番ストレートな説明だと思います。


化学結合の形成においては、価電子が結合形成の大部分の役目を果たしていますから。

加えると、周期表は基本的に右に行くほど元素の陰性が高まる、左に行くほど陽性が高まる、といった電気的な性質が似ていることもあると思います。これは原子核の陽子数とまわりをまわっている電子の数の兼ね合いというところが大きいと思います。この辺は高校化学のちょっとレベルの高い参考書にも書いてあります。

ちなみに遷移金属は典型元素に比べて、縦の類似性が低いと言われますが、実際にはそんなことは無くて、やはり典型元素同様に縦の類似性はかなりあります。
例えば、4族金属であるチタンとジルコニウムの作る錯体は構造・電子的性質ともに類似しています。
また、真ん中あたりにいる鉄・ルテニウム・オスミウムも、電気化学的な性質や錯体の構造的な性質はかなり近いものがあります。
これも、最外殻電子(典型元素と違ってd電子ですが)の数と原子軌道の形が似ているからと言えます。

上述した4族金属の錯体を見てみますと、14族元素(炭素とかケイ素)に似たところがあります。
R4M(R=アルキル、アリール基;M=C, Si, Ti, Zr)といった似た形の化合物が実際にあります。
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No.1の方の言葉が、いちばんストレートな答えですね。



「アルカリ金属」「アルカリ土類金属」「ハロゲン」「希ガス」という言葉を耳にしたことがあると思いますが、
これらの性質は、最外殻の電子数によって生じています。
(いちばんわかりやすいものが「希ガス」です。彼らは最外殻の電子が閉殻構造をとるために単原子で存在し、非常に安定です)

周期表の縦は、最外殻の電子数でまとめてあるので、
縦に並んだ元素の性質が似る、というわけです。

ただ、遷移金属(周期表の真ん中の3段とか4段のところ)が絡んでくると、私もこの回答には自信がもてません…ごめんなさい。
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最外殻電子の数が同じだからという事ではないでしょうか…。

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