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周期表の図です → http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%91%A8%E6%9C%9F% …


開いている部分は、絶対埋まることはないのでしょうか??
両端は、きっちり埋まっているのに、この部分が開いているのは
不思議な感じがします。

中学、高校の時に、教科書などにも
表が載っていましたが、
当時からの素朴な疑問です。

gooドクター

A 回答 (5件)

こんにちは。



私は、この手を質問されると、いつもこのように答えています。

コンサート会場に、S席が2つ、A席が8つ、B席が8つある。
よい席から順に埋まっていく。

・観客が1名の場合、S席に1人。(水素)
・2名の場合、S席がちょうど埋まる。(ヘリウム) → 不活性ガス(極めて安定)

・3名の場合、A席に1人。(リチウム)
・4名の場合、A席に2人。(ベリリウム)
・5名の場合、A席に3人。(ホウ素)
・6名の場合、A席に4人。(炭素)
・7名の場合、A席に5人。(窒素)
・8名の場合、A席に6人。(酸素)
・9名の場合、A席に7人。(フッ素)
・10名の場合、A席がちょうど埋まる。(ネオン) → 不活性ガス(極めて安定)

・11名の場合、B席に1人。(ナトリウム)
・12名の場合、B席に2人。(マグネシウム)
・・・・・
・16名の場合、B席に6人。(ケイ素)
・17名の場合、B席に7人。(塩素)
・18名の場合、B席がちょうど埋まる。(アルゴン) → 不活性ガス(極めて安定)



上記で言う「観客」とは軌道電子、要は、原子を構成する電子のことです。
また、S席、A席、B席というのは、いわゆる、K殻、L殻、M殻と呼ばれるものです。
・S席は、1s軌道2つ
・A席は、2s軌道2つと2p軌道6つの合計8つ
・B席は、3s軌道2つと3p軌道6つの合計8つ

原子を外から見ると、最も外側の電子しか見えないので、
外側の席の電子の数が、その原子の化学的性質を決めます。

リチウムやナトリウムは、外側に電子が1つなので、外側に電子の空席が少しだけある元素と激しく反応します。
フッ素や塩素は、外側に電子の空席が1つあるので、外側に電子が少しだけ余っている元素と激しく反応します。
たとえば、ナトリウムと塩素は激しく反応するというわけです。
反応した結果、お互いの「出っ張り」と「へこみ」が相殺され、安定となります。

元々余りがない希ガスは、そのままで極めて安定です。

・S席は、1s軌道2つ
・A席は、2s軌道2つと2p軌道6つの合計8つ
・B席は、3s軌道2つと3p軌道6つの合計8つ



次に、C席とD席なのですが、
C席は、すべてD席より優先順位が高いわけではありません。
C席は、3d軌道10個
D席は、4s軌道2つ
なのですが、
C席よりもD席のほうが先に埋まり、その次にC席が埋まる、というようなことが発生します。
(詳細は、下記の「基底状態の電子配置表」の章を参照)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90% …

ですから、元素の性質の周期性と原子番号との関係が崩れ、
その結果、周期表に「空き」が生じるというわけです。


ご参考になりましたら幸いです。
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この回答へのお礼

みなさん、詳しい説明、どうもありがとうございます。参考になりました。

お礼日時:2009/09/22 18:37

アクチニドまで入れて描くと↓の様になってしまいます。


http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8B%A1%E5%BC%B5% …
空きのない周期表としては、
http://www.glencoe.com/sec/science/chemistry/mc/ …
http://www.gelest.com/periodic_tables.asp
http://allperiodictables.com/ClientPages/AAEpage …
詳細な歴史と評価については、↓
http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt.h …
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 埋まらないですね。

埋めるためには、原子番号が1.5などの中途半端なものが必要ですが、この原子番号は原子核を構成する陽子の数ですから、必ず整数になります。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E5%AD%90% …

 従って、周期表の間を埋める元素というのは存在しないことになります。

 もともと周期表は元素を番号順に並べていくと、性質の似ている物質がある一定の間隔で現れることに着目して整理したものです。この性質の似ている元素の集まり(つまり周期表の縦の列)を「族」といいます。
 ある「族」に含まれる元素の性質が似ているのは、その最外殻の電子数が同じだからです。電子殻の電子数は内側から最大数が決まっており、最内殻のK殻は2、次のL殻は8と云う具合です。従って、周期表の最上段は水素とヘリウムの2つのみ、2段目はリチウムからネオンまでの8個となります。M殻は最大収容電子数が18ですが、3sと3pの軌道を合わせた数が8なので、ここで一旦区切られます。そのため3段目も8個となります。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90% …
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埋まりません。


理由を説明するのは簡単ではありませんが、現代の物理学の理論では明快に説明できます。
ちなみに、周期表の下の方にランタノイドとかアクチノイドというのがありますよね。本来それらも周期表の中に組み込まれるべきものですが、それを入れるとますます余白が大きくなり、横に長くなりすぎてしまうので下の欄外に書いてあるのです。
つまり、基本的に下に行くほど幅が広くなるのです。
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 結論からいうと、埋まりません。

例えば水素原子は電子を一個、ヘリウムは二個持っています。この間に何か元素が入るということは、原子や電子に対する現在の考え方が根底から覆らない限りありません。
 別の見方をすれば、空いているのは間に入るものが見つからないとか判らないからではなく、似通った性質のものが縦に並ぶようにするとそうなってしまうのです。
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