化学

元素分類の1つ「遷移元素」とは?元家庭教師がわかりやすく解説

よぉ桜木健二だ。今回は元素の分類のひとつ、「遷移元素」について勉強するぞ。

元素周期表を見ると分かるが、原子はその並びによって様々な特徴を持ち分類されている。そのひとつが今回のテーマ「遷移元素」だ。遷移元素は周期表の真ん中ぐらいにある金属元素で、そのポイントは電子の配置にある。

今回は遷移元素にどんな特徴があるのか、どんな元素が分類されているかを元素周期表マニアの元家庭教師たかはしふみかが解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

たかはし ふみか

ライター/たかはし ふみか

高校生の時は化学部に所属し、理科の先生を目指していたリケジョ。国立大の工学部出身で大学時代は中学生の家庭教師をしていた。電子殻に入る電子の規則が面白く、元素周期表マニアに。

「遷移元素」とは

image by PIXTA / 23178741

遷移元素は遷移金属とも呼ばれている元素です。遷移とは「移り変わり」という意味で、これは非金属と金属の間にあり、非金属から金属に移り変わることを意味しています。遷移元素の主な特徴は

金属元素である

色のついた化合物が多い

触媒になるものが多い

化合物によって酸化数が変化する

ということです。遷移元素は3族から11族までの金属元素が該当し、非金属元素はありません。遷移元素がどんな元素かとういうポイントは電子の配置にあります。

遷移元素とセットで覚えたい「典型元素」とは

遷移元素以外の元素は典型元素と呼ばれています。典型元素と遷移元素は周期表の発明者メンデレーエフが名付けました。典型元素は1、2族、12~18族の元素です。1、2族は水素を除いて全て金属元素、12~18族は金属元素と非金属元素が混ざっています。典型元素の最外殻電子の数は族の下一桁と同じになるのです。

例えばナトリウムは1族の元素で最外殻電子はひとつ、アルミニウムは13族で3つの最外殻電子があります。一方、塩素は17族で7個の最外殻電子があるのです。

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メンデレーエフは1869年当時知られていた63種類の元素を原子量の順で並べ、性質ごとに同じ列になるよう配列した。その時の周期表には空欄があった。メンデレーエフはそこに入るのがどんな元素か予想し、それが見事当たった。
元素は族ごとに明確な特徴を持っているということだな。

原子の構造、遷移元素のポイントは電子の配置

原子の構造、遷移元素のポイントは電子の配置

image by Study-Z編集部

まずは原子の構造をおさらいしましょう。

原子は原子核(陽子と中性子)とその周りを飛び回る電子から成り立っています。この電子は適当な数の電子が自由に飛び回っているわけではありません。例えば水素ならひとつ、ナトリウムなら11個の電子を持っています。そしてこの電子はそれぞれ決まった軌道を飛び回りるのです。この電子のごとの軌道の配置も全て原子ごとに決まっています。

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たかはし ふみか