元素の周期律と周期表
カメレオン先生縦の列が族、横の行が周期。同じ族は価電子の数がそろい、イオン化エネルギーは右へ大きく、下へ小さくなりやすいよ。中学では周期表を「性質の似たものが並ぶように整理した表」と習ったけど、実際に並べる基準は原子番号の順で、その結果として性質の似た元素が同じ列に並ぶよ。
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- 元素を原子番号（新しいタブで開きます）の順に並べると、性質が周期（新しいタブで開きます）的に変わる元素の周期律が見られる。
- 周期律に基づいて元素を並べた表が周期表（新しいタブで開きます）で、縦の列を族、横の行を周期という。
- 典型元素は族ごとに、遷移元素は周期ごとに性質が似ており、イオン化エネルギーは周期的に変化する。
詳しく
周期律と周期表のしくみ
元素を原子番号の順に並べていくと、融点（新しいタブで開きます）や価電子（新しいタブで開きます）の数といった性質が、ある決まった数ごとにくり返し現れる。この規則性を周期律という。ロシアの化学者メンデレーエフは、原子量の順に元素を並べてこの周期律に気づき、性質の似た元素が同じ列に並ぶように元素を表にまとめた。のちに原子番号の順で並べ直すと、周期律が矛盾なく説明できることがわかった。
この周期律に基づいて元素を並べた表が周期表である。周期表の縦の列を族といい、1族から18族まである。横の行は周期といい、第1周期から第7周期まである。同じ族の元素は最外殻の価電子の数がそろいやすく、同じ周期の元素は電子殻の数がそろう。
周期表のうち、1・2族と13〜18族の元素を典型元素、3〜12族の元素を遷移元素という。典型元素は同じ族どうしの性質がよく似ているのに対し、遷移元素はすべて金属で、同じ周期で隣り合う元素どうしの性質も近くなる。
例：族でそろう性質と金属・非金属
水素（新しいタブで開きます）を除く1族の元素はアルカリ金属と呼ばれ、リチウム・ナトリウム・カリウムなどはどれも価電子を1個持ち、水と激しく反応するなど共通した性質を示す。17族の元素はハロゲンと呼ばれ、フッ素や塩素など価電子を7個持つ元素がそろう。
18族の元素は貴ガスと呼ばれ、最外殻が閉殻になっているため、ほかの原子とほとんど反応しない安定した気体だ。このように、周期表を見れば同じ族の元素に共通する性質がわかりやすい。
周期表の元素は、金属元素と非金属元素にも分けられる。非金属元素は、水素を除くと周期表の右上、13〜18族の上の方に集まっており、それ以外の左側や下側の大部分は金属元素である。遷移元素はすべて金属元素に含まれる。
なぜイオン化エネルギーは周期的に変化するのか
原子から電子を1個取り去るのに必要なエネルギーをイオン化エネルギーという。同じ周期で原子番号が大きくなるほど、イオン化エネルギーは大きくなる傾向がある。原子番号が増えると原子核（新しいタブで開きます）の正の電気が強まり、最外殻電子を引きつける力が強くなるためだ。
一方、同じ族で原子番号が大きくなるほど、イオン化エネルギーは小さくなる傾向がある。電子殻の数が増えるにつれて最外殻が原子核から遠くなり、電子を引きつける力が弱まるからである。1族のアルカリ金属はイオン化エネルギーが小さく、電子を1個失って安定になりやすい。
18族の貴ガスは、同じ周期の中でイオン化エネルギーが最も大きくなる。最外殻が閉殻になっていて安定しており、そこから電子を取り去るには大きなエネルギーが必要になるためだ。このようにイオン化エネルギーの周期的な変化は、周期律と電子配置の関係から説明できる。
確認問題
確認問題（解答用紙）
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/periodic-law-and-periodic-table/?from=print#quiz
周期表で元素を並べる順の基準（新しいタブで開きます）は何か。
- ◯ 原子番号の順
- ◯ 発見された順
- ◯ 原子量の大きい順
- ◯ アルファベット順
正解：原子番号の順
周期表（新しいタブで開きます）は、元素を原子番号（新しいタブで開きます）の順に並べたときに性質が周期（新しいタブで開きます）的にくり返される周期律に基づいてつくられている。周期表の縦の列を何というか。
- ◯ 周期
- ◯ 族
- ◯ 遷移元素
- ◯ 典型元素
正解：族
周期表の縦の列を族、横の行を周期という。周期表の3族から12族に含まれる元素を何というか。
- ◯ 非金属元素
- ◯ 貴ガス
- ◯ 典型元素
- ◯ 遷移元素
正解：遷移元素
3〜12族の元素は遷移元素と呼ばれ、すべて金属である。同じ周期で原子番号が大きくなるほど、イオン化エネルギーは一般にどう変化するか。
- ◯ 小さくなる
- ◯ 周期により不規則に変わる
- ◯ 大きくなる
- ◯ 変化しない
正解：大きくなる
同じ周期では原子番号が大きくなるほど原子核（新しいタブで開きます）の正の電気が強まり、最外殻電子を引きつける力が強くなるため、イオン化エネルギーは大きくなる傾向がある。
単元のポイント
- 周期律 元素を原子番号の順に並べたときに、性質が周期的にくり返される規則性
- 周期表（新しいタブで開きます） 周期律に基づいて元素を並べた表
- 族 周期表の縦の列。同じ族は価電子の数がそろいやすい
- 周期（新しいタブで開きます） 周期表の横の行。同じ周期は電子殻の数がそろう
- 典型元素 1・2族と13〜18族の元素。同じ族どうしの性質が似ている
- 遷移元素 3〜12族の元素。すべて金属で、周期が近い元素どうしの性質も似る
- 金属元素 周期表の左から下側に多く分布する元素
- 非金属元素 水素と、周期表の右上（13〜18族の上側）に分布する元素
- イオン化エネルギー 原子から電子を1個取り去るのに必要なエネルギー。周期的に変化する