第24週

理論化学、「原子の構造・周期表」に入りました。軌道についてはすでにまとめたノートがあったので、そこに書き込みつつ、内容の確認と補充。各族の性質についてまとめましたが、なぜそうなるのかの説明が出来ない項目が多く、今後の宿題とし、折に触れて加筆していきます。

元素と原子の違い

原子には同位体を持つものがある。同位体とは、同じ原子番号（＝陽子数）でも中性子の数が異なる原子のこと。水素でいうと、（軽）水素、重水素、三重水素など。これらの同位体はそれぞれが「原子」であり、すべてひっくるめて水素という「元素」である。

同位体と同素体

同位体とは、同じ原子番号（＝陽子数）でも中性子の数が異なる原子のこと。同素体とは、同一元素の単体のうち、結晶構造や結合様式が異なる物質同士の関係。同じ元素だが、化学的・物理的性質が異なる。同素体を持つ主な元素はSCOP。Sの同素体は斜方硫黄、単斜硫黄、ゴム状硫黄。Cの同素体はダイヤモンド、グラファイト、ロンズデーライト、フラーレン、無定形炭素、カーボンナノチューブ。 Oの同素体はオゾン（O₃)、四酸素（O₄）、八酸素（O₈)。 Pの同素体は白リン（黄リン）、赤リン、紫リン、黒リン。

遷移元素

3～11族の元素で、全て金属。最外殻の内側に電子が詰まっていくエリア。第4周期でいうと、4ｓ軌道が閉殻した後、ひとつ内側の3ｄ軌道に電子が詰まっていくSc～Znのエリア（過去記事参照）。13族のGaまで最外殻の電子数は変わらないので、同周期で性質が似る。

性質

・融点が高く、硬度も高い。（→結合が強固）

・常磁性を示すものが多い。 （→不対電子の存在?）

・錯体を形成するため、触媒として有用なものが多い（→？）

・化合物や水和イオンが色を呈するものが多い。

※12族が遷移元素ではない理由。

化学的性質が典型元素の金属に似ていること、イオン化してもｄ軌道が10電子で満たされ閉殻していることから典型元素に分類されるが、遷移元素として分類されることもある。

典型元素

遷移元素以外の元素。原子番号が増えると最外殻電子が増えるため、周期表の縦方向、つまり同族で性質が似る。（価電子により化学結合の特性が決まることによる。）

アルカリ金属

1族のH以外の元素。ただしLiだけ他のアルカリ金属元素と性質が少し異なる。

性質

・1価の陽イオンになりやすい

・軟らかく、軽い金属

・反応性が良い。（→イオンになりやすいということは単体の状態が不安定。酸化されやすいため、空気中に放置すると発火することもある。石油中に保存すること。）

・沈殿物を生じない。（→イオンとして安定しているので、水に溶ける。）

・炎色反応で同定できる。

アルカリ土類金属

2族のBe、Mg以外の元素。

性質

・2価の陽イオンになりやすい

・密度が小さい。

・反応性が良い。（→アルカリ金属と同じ）

・沈殿物を生じる。（アルカリ金属は沈殿を生じないが、アルカリ土類金属は沈殿を生じる。アルカリ金属より原子半径が大きい＝イオン半径が小さいため、2族原子塩の結晶格子が相対的に小さく、強固であるため？）

その他、原子の軌道、希ガス、ハロゲンについては過去記事にまとめています。

物理シリーズとその他ビデオの消化も順調です。こちらのペースはかなりゆっくりではありますが…。まずは化学を集中して終わらせる計画です。それでは来週も黙々とやっていきます。