化 学 (無機化学)金属:典型元素

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 ここでは,金属元素(典型元素)の化学的性質に関連し,【典型元素の金属とは】【典型元素の特徴】【金属とは】【参考:オクテット則,アベックの規則】に項目を分けて紹介する。

 【典型元素の金属とは】

 金属元素として分類される元素には,遷移元素と典型元素に分けられる。
 高等学校教育など一般的に扱われる典型元素金属元素には,下図の周期表における半金属元素を金属性の多寡により非金属と金属元素に分られる。
 
 典型元素に分類される金属元素は,高等学校等での分類に従い
 周期表第 1 族の水素( H )を除くリチウム( Li ),ナトリウム( Na ),カリウム( K ),ルビジウム( Rb ),セシウム( Cs ),フランシウム( Fr ),
 周期表第 2 族のベリリウム( Be ),マグネシウム( Mg ),カルシウム( Ca ),ストロンチウム( Sr ),バリウム( Ba ),ラジウム( Ra ),
 周期表第 12 族の亜鉛( Zn ),カドミウム( Cd ),水銀( Hg ),コペルニシウム( Cn ),
 周期表第 13 族のホウ素( B )を除くアルミニウム( Al ),ガリウム( Ga ),インジウム( In ),タリウム( Tl ),ウンウントリウム( Uut ),
 周期表第 14 族の炭素( C ),ケイ素( Si )を除くゲルマニウム( Ge ),スズ( Sn ),鉛( Pb ),フレロピウム( Fl )
 周期表第 15 族の窒素( N ),リン( P ),ヒ素( As )を除くアンチモン( Sb ),ビスマス( Bi ),ウンウンペンチウム( Uup )
 周期表第 16 族の窒素( N ),リン( P ),ヒ素( As )を除くポロニウム( Po ),リバモリウム( Lv )
を指す。

周期表

周期表

 

 【典型元素の特徴】

 典型元素 ( typical element ) とは,遷移元素以外の元素の総称で,各族で縦の類似性が大きい。これが,典型の語源で,周期表の特徴をよくあらわしている。
 典型元素の特徴は,周期表の族ごとに特有の性質を示し,13 族を除きオクテット則( Octet rule )に従う場合が多く,族が小さいほど陽イオンになりやすく,大きいほど(18族を除く)陰イオンになりやすい。
 また,元素の酸化数については,アベックの規則( Abegg's rule )に従い,短周期の族番号をN(例えば,長周期の 13 族は,短周期で 3A 族なので,N = 3 となる)とすると,最大の正の酸化数は + N ,最小の負の酸化数は ‐( 8‐N ) の値をとる。
 
 典型元素の単体においては周期が小さいほど共有結合性が強く、周期が大きいほど金属結合性が強い。この典型元素の性質は第1族元素においては水素のみが共有結合性を示し他は金属結合性を示すといったあらわれ方をしている

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 【金属とは】

 【金属結合とは】で紹介したように,明確な定義はないが,一般には,固体状態で,次の性質を示すものの総称として用いる。
  ① 塑性変形が容易で,展延加工ができる。
  ② 不透明で輝くような金属光沢がある。
  ③ 電気および熱をよく伝導する。
  ④ 水溶液中で陽イオン(カチオン)になる。
 なお,水銀のみは,常温・常圧の下で液体である。一般には,比重4~5より重いものを重金属,軽いものを軽金属という。

 

 【参考】

 オクテット則( Octet rule )
 原子の最外殻電子の数が 8 個あると化合物やイオンが安定に存在するという経験則。なお,当初は,原子核を中心とする立方体の 8 つの頂点(オクテット)を電子が占めた状態を考えていた。
 アベックの規則( Abegg's rule )
 1904年ドイツの物理化学者アベック( Richard Abegg )によって1904 年に提唱された原子価に関する指摘で,正常原子価および逆原子価の最高値の絶対値の和はつねに 8 になるというものである。

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