化学Ⅰ›原子の世界

周期表と元素の性質

Periodic Table & Properties

直感導入 — 周期表はなぜこの形?
💡 核心:電子配置が全ての性質を決める
①同族(縦列):最外殻電子数同じ → 化学的性質類似
②同周期(横行):電子殻数同じ → 原子サイズ近い
③メンデレーエフは空欄を残し'未発見元素'の性質を予測
④その予測が見事に的中 → 周期表の偉大さ
⑤位置から性質を予測できる'元素の地図'
元素の周期的性質
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🔍 3つの傾向を比較!
①原子半径:同周期で右へ → 減少(有効核電荷↑)
②イオン化エネルギー:同周期で右へ → 増加
③電気陰性度:F(4.0)が最大 — 希ガスは定義しない
④3性質とも有効核電荷Z_effで統一説明可
有効核電荷 — 3傾向の根本原因
原子半径
同周期:→減少 | 同族:↓増加
有効核電荷↑ → 電子を強く引く → 半径↓
イオン化エネルギー
同周期:→増加 | 同族:↓減少
電子を取り去るのに必要な最小エネルギー
電気陰性度
同周期:→増加 | 同族:↓減少
共有結合で電子を引く能力(F=4.0最大)
💡 有効核電荷とは?
①原子核の陽子数 = 核電荷Z
②内部電子が遮蔽する = 遮蔽効果
③Z_eff = Z − 遮蔽定数
④同周期で右へ:Z↑·遮蔽はほぼ一定 → Z_eff↑
⑤Z_eff↑ → 電子を強く保持 → 半径↓、IE↑、EN↑
イオン化エネルギーの例外
📐 2族→13族、15族→16族の例外
①Be(900) > B(801):2s²から2p¹への移行のエネルギー差
②N(1402) > O(1314):2p³(半閉殻)→2p⁴で電子反発増
③オービタル安定性(半閉殻·完全閉殻)で説明
④入試で「同周期で常に増加するわけではない」
⑤2族·15族のIEが次より大きい理由を説明できる必要
総まとめ
🎯 試験ポイント
①原子半径:周期で減少·族で増加
②IE:半径と逆傾向(例外注意!)
③電気陰性度:F > O > N > Cl(暗記!)
④希ガス(18族):電気陰性度は定義なし
⑤Z_effが3性質の根本 — 'Z_eff増 → 半径↓、IE↑、EN↑'