原子番号の数の多い元素のイオン価数の求め方

質問

原子番号の数の多い元素のイオン化数の求め方がよく分かりません。

例えば、39番、50番、71番の金属元素のイオン価の取り方（予想）を教えてください。

「最外主電子殻のｓ、ｐが満杯になったとき」と「ｄが満杯か空か1個ずつ」に安定化するようなのですが、原子番号20番以降の電子の入り方がよく分かりません。Cｒのように例外的な電子の入り方をするものもあるので、混乱しています。

詳しく解説されているサイトなども教えていただけるとありがたいです。

回答No.4

Tacosan · ベストアンサー

えっと....
電子配置は
[39]Y: [Kr] 4d1 5s2
[50]Sn: [Kr] 4d10 5s2 5p2
[71]Lu: [Xe] 4f14 5d1 6s2
ですね. 順に価数を見ていくと:
Y: 普通に考える限り, 4d と 5s の電子が全て抜ける 3価が安定のはず. 2価だとおそらく [Kr] 4d1 の配置になるんでしょうが, これが安定であるとはちょっと想像できない (中性 Rb と似た感じなので) です.
Sn: 安定状態は [Kr] 4d10 の 4価. 14族で C, Si, Ge と同族ですから 4価というのはうなずけるのではないでしょうか. ちなみに 5p 電子だけが価電子となる 2価の可能性もありますが, Sn では 4価の方が安定です (逆に Pb だと 2価の方が安定).
Lu: これも電子配置から考えると, 5d, 6s の電子が全て抜ける 3価が安定になります. 4f 電子は 14個全部つまっているのでこれが価電子になることはないですね. 同じランタノイドの Ce だと 4f1 5d1 6s2 が全部外れる 4価もありますけど.
中途半端なやつは難しいんですが, この例で出た元素はかなりわかりやすいはずです.
まあ, 11族以外なら, 族の番号だけで価数は想像が付きます:
1～4族はそのまま 1～4価. ランタノイド, アクチノイドには Ce や Th のように 4価になるものもあります.
5～10族は全部遷移元素で, だいたい 3価を持ちます. その他, 2価やもっと高い価数を持つこともあります.
12～15族: 「族番号 - 10」が価数になります. Tl 以降は「族番号 - 12」の方が安定ですが.
16族: 全ての元素で 2価が存在します. S 以下は 4価とか 6価もあり.
17族: 全て 1価が存在します. Cl 以下は 3, 5, 7 と奇数価もとれます.
18族: 基本的には 0価だけど Kr 以降は化合物を作ります. 全て偶数価.
11族はいやらしいんだけど Cu: 2価, Ag: 1価, Au: 3価が安定のはず.

回答No.3

Tacosan

このくらいの元素であれば, 電子配置を見ればとりうる原子価を想像できるはずです. ということで, 一度電子配置を書いてみてください. ついでに, それから「どのように想像できるか」もあるといいなぁ. 結論的には, それぞれ族から推測できるように 3価・4価・3価のはずだけど.
Cr は [Ar] 3d5 4s1 でしたっけ? 3d と 4s の準位がそれほど違わないので, 「4s に入れること」よりも「3d を半閉殻にすること」の方がエネルギー的に安定になる結果ですね. 第2遷移元素以降になるともっと面倒なんだけど....

お礼

回答ありがとうございました。
39番は2価と3価、50番は4価と答えだけ教わりました。
71価の方は、4価かと思ったのですが・・・

回答No.2

noname#41634

電子殻のエネルギー準位が順番に並んでいません。
1s.2s.2p.3s.3p.4s.3d.4p.5s.4d.5p.6s.5d.4f.6p.7s.6d.5f…
それぞれs=2.p=6.d=10.f=14と電子が入りますが、確かにＣrは4s殻から3d殻へ移動したかのような増え方をしますので、正確な充填の仕方は理科年表などで確かめるしかないようです。
　そして最外郭の電子のあまり方でイオン化数を推測するのですが、これも「混成軌道」を作ったりしますので一筋縄ではいきません。
最外殻に２個あまっていたら「２個出して安定化するので＋２」で…大筋は合っているはずです。

お礼

回答ありがとうございました。
最外殻に２個あまっていたら「２個出して安定化するので＋２」とやっていくのですね。

回答No.1

Tacosan

結局のところ「調べないとわからない」わけですが... まあ, 理科年表でも見ればいいのでは?
原子番号だけみると, それぞれ 3族・14族・3族かな?

お礼

先生が言うには、構造から推測できるらしいのですが・・・
具体的にはよく理解できないので、解説をよろしくお願いします。