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元素の周期表の 上の 中ほどが、空いているのはなぜでしょうか？ あの部分は、埋まらないのでしょうか？？
周期表の図です → http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%91%A8%E6%9C%9F%E8%A1%A8 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。
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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%E9%85%8D%E7%BD%AE 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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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%E5%91%A8%E6%9C%9F%E8%A1%A8 空きのない周期表としては、 http://www.glencoe.com/sec/science/chemistry/mc/pow/chapter06.shtml http://www.gelest.com/periodic_tables.asp http://allperiodictables.com/ClientPages/AAEpages/aaeDeskTopper.html 詳細な歴史と評価については、↓ http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt.html
- char2nd
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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%E7%95%AA%E5%8F%B7 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%E9%85%8D%E7%BD%AE
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。
- gohtraw
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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。
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。