復習1 水素原子の構造を図示せよ。電子（−）陽子（＋） - proton + 復習2 ヘリウム原子の構造を図示せよ。 + + - 中性子 neutron Ne Neon - - ネオン 10+ - 原子核 10個の陽子 10個の中性子 + 原子番号10 atomic number Ne原子の基本構造演習1 元素をその質量の大きさ順にならべた表を何と呼ぶか。日本語と英語で答えよ。演習1 元素をその質量の大きさ順にならべた表を何と呼ぶか。日本語と英語で答えよ。周期表 periodic table 周期表 1 水素Ｈ陽子１（＋１）電子１(−1) 2 ヘリウムＨｅ陽子２（＋２）電子２（−２）中性子２ 3 リチウムＬｉ陽子３（＋３）電子３（−３）中性子３演習２原子番号は、原子の中の、ある粒子の数に対応している。その粒子とはなにか。 1 2 3 4 5 H He Li Be B 演習２原子番号は、原子の中の、ある粒子の数に対応している。その粒子とはなにか。陽子（proton）の数原子番号：atomic number 演習３原子核のまわりを電子がまわっている。これら電子は、ある決まった軌道を占有する。電子軌道にはＫ殻、Ｌ殻、Ｍ殻などがある。それぞれの核に占有できる電子の数は何個か電子軌道原子核 K L M N 演習３原子核のまわりを電子がまわっている。これら電子は、ある決まった軌道を占有する。電子軌道にはＫ殻、Ｌ殻、Ｍ殻などがある。それぞれの核に占有できる電子の数は何個かＫ殻：２Ｌ殻：８Ｍ殻：１８エネルギー大 K, L, M 殻主量子数（principal quantum number） n = 1, 2, 3 占有可能な電子数 2n2 = 2, 8, 18 演習４Ｎ殻、Ｏ殻、Ｐ殻は、それぞれ主量子数４、５，６に対応している。それぞれの核に占有できる電子の数は何個か演習４Ｎ殻、Ｏ殻、Ｐ殻は、それぞれ主量子数４、５，６に対応している。それぞれの核に占有できる電子の数は何個かＮ殻：３２Ｏ殻：５０Ｐ殻：７２ 2×42 2×52 2×62 原子構造と電子層（殻：shell） 32 18 8 2 K L 占有可能な電子数 M N 外側の軌道ほど電子のエネルギーが大きいエネルギー大 K, L, M, N, O, P 殻主量子数（principal quantum number） n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 占有可能な電子数 2n2 = 2, 8, 18, 32, 50, 72 K殻 s軌道 1s L殻 s, p軌道 2s, 2p M殻 s, p, d軌道 3s, 3p, 3d N殻 s, p, d, f軌道 4s, 4p, 4d, 4f d軌道 5種類 10個の電子 f軌道 7種類 14個の電子演習5 下は電子の配列を示したものである。空欄を埋めよ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 H He Li Be Be C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K 1s 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 L 2s 2p 3s M 3p 3d 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 電子配列と原子番号演習5 下は電子の配列を示したものである。空欄を埋めよ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 H He Li Be Be C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K 1s 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 L 2s 2p 3s M 3p 3d 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 電子配列と原子番号演習6 周期表のたてと横のグループをそれぞれ何と呼ぶか演習6 周期表のたてと横のグループをそれぞれ何と呼ぶかたて：族横：周期族（group） 1 2 1 H 2 Li Be 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 He 2s 2p B C N O 3 4 5 6 p block 7 s block 周期（period） 1: K殻, 2: L殻, 3: M殻, 4: N殻 F Ne 演習7 なぜ周期表はいびつなかたちをしているのだろうかメンデレーエフの周期表 I 1H 2 Li 3 Na 4K 5 Cu 6 Rb 7 Ag 8 Cs 9 10 11 Au 12 II III IV V VI VII Be Mg Ca Zn Sr Cd Ba B Al C Si Ti Zr Sn Ce O S Cr Se Mo Te F Cl Mn Br Yt In Di N P V As Nb Sb La Pb Th Ta Bi W Hg Er Tl U VIII Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt J 逆転現象 K L M N 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 18 Ar 2 2 6 2 6 19 K 2 2 6 2 6 0 1 20 2 2 6 2 6 0 2 Ca 18Arから19Kへと原子番号が増えるとき 3d軌道は空のまま4s軌道が埋められる軌道半径 vs. 軌道形状高 ↑ ○○○ 4s ○ 3d ○○○○○ エネルギー ↓ 低 4p 1s 2p ○○○ 2s ○ 3p ○○○ 3s ○ ○ K殻 L殻 M殻 N殻遷移元素（transition metals） H He Li Be 3d軌道充填 Na Mg K Ca Sc Ti Rb Sr Y V B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi I Po At Rn Fr Ra Ac Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Xe Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lw 遷移元素の電子配列 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 3d 0 0 1 2 3 5 5 6 7 8 10 10 10 10 10 10 10 10 4s 1 2 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 4p 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 s block d bock p block Cr, Cuだけが傾向が違う電子軌道の半分を電子が占めた状態が安定である 5周期の遷移元素 H He 4d 軌道充填 Li Be Na Mg K Ca Sc Ti Rb Sr Y V B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi I Po At Rn Fr Ra Ac Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Xe Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lw 第5周期の元素の電子配列 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 5s 1 2 2 2 1 1 2 1 1 0 1 2 2 2 2 2 2 2 4d 1 2 4 5 5 7 8 10 10 10 10 10 10 10 10 10 5p 1 2 3 4 5 6 s block transition metals p block 遷移元素典型元素ランタナイド元素（lanthanum elements） H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti Rb Sr Y V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Cs Ba La Hf Ta W Re Os Fr Ra Ac Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi I Po At Rn 4f 軌道充填 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Xe Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lw 第6周期の元素配列 6s 5d 4f 6p 1 2 3 4 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 1 3 4 5 6 7 7 9 10 11 12 13 14 14 14 ランタナイド元素（Lanthanum elements） H He Li Be 5d 軌道充填 Na Mg K Ca Sc Ti Rb Sr Y V B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Cs Ba La Hf Ta W Re Os Fr Ra Ac Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi I Xe Po At Rn 4f 軌道充填 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu [Xe]6s25d1 Th Pa [Xe]6s25d14f1 U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lw [Xe]6s25d14f14 第6周期の元素 6s 5d 4f 6p 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 3 4 5 6 7 9 14 14 14 14 14 14 14 遷移元素 11 Au 1 10 14 12 Hg 2 10 14 13 Tl 2 10 14 1 14 Pb 2 10 14 2 15 Bi 2 10 14 3 16 Po 2 10 14 4 17 At 2 10 14 5 18 Rn 2 10 14 6 メンデレーエフの周期表 I 1H 2 Li 3 Na 4K 5 Cu 6 Rb 7 Ag 8 Cs 9 10 11 Au 12 II III IV V VI VII Be Mg Ca Zn Sr Cd Ba B Al C Si Ti Zr Sn Ce O S Cr Se Mo Te F Cl Mn Br Yt In Di N P V As Nb Sb La Pb Th Ta Bi W Hg Er Tl U VIII Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti Rb Sr Y V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi I Po At Rn Fr Ra Ac Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Xe Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lw メンデレーエフの周期表には載っていない元素：希ガス（noble gas）：０族（現18族） K L M N O P He 2 Ne 2 8 Ar 2 8 8 Kr 2 8 18 8 Xe 2 8 18 18 8 Rn 2 8 18 32 18 8 原子構造が安定であるため、他の元素と反応しない（不活性： inert）オクト則オクトは8の意味の接頭語例）オクトパス octopus 足（pus）が8本最外殻の電子数が8のときに原子構造が安定になるという規則 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti Rb Sr Y V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi I Po At Rn Fr Ra Ac Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Xe Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lw 17族：ハロゲン（Halogen） − − −− +9 −− − − − F 希ガスの電子配置よりも電子が 1個足りないハロゲンの電子構造は、最も安定な希ガスよりも電子が1個足りないだけなので電子を1個うばって−１価の陰イオンになりやすい − −− − − +9 − −− − −− − +9 − − F 非常に活性な非金属元素 − −− − − F− 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti Rb Sr Y V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi I Po At Rn Fr Ra Ac Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Xe Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lw 1族：アルカリ金属（alkali metals） − − − −− +11 −− − − − − Na 希ガスの電子配置よりも電子が1個多いアルカリ金属の電子構造は、最も安定な希ガスよりも電子が1個多いだけなので電子を1個失って＋１価の陽イオンになりやすい − − − − −− +11 −−− − − − − −− +11 − − − − Na −− Na+ 非常に活性な金属元素 2族：アルカリ土類金属（alkaline earth metals） − − − − −− +12 −− − − − − Mg 希ガスの電子配置よりも電子が2個多い +2価の陽イオンになりやすい Mg2+