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単語帳
高校1~高校2年生 (15-17歳)

周期表と元素の性質

Periodic Table & Properties

周期表は電子配置を基に元素の性質を予測する地図です。 同じ族は最外殻電子数が同じで似た性質を示し、同じ周期では有効核電荷の変化に応じて原子半径·イオン化エネルギー·電気陰性度が規則的に変わります。 有効核電荷が大きくなると電子をより強く引き、半径は小さくイオン化エネルギーと電気陰性度は大きくなります。 このページでは性質を選び、ミニ周期表で周期的傾向を比べます。

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
0
🔍 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
実際に解いてみる
例題 1
同周期で原子番号が大きくなると原子半径はどう変わるか?その理由は?
1
同周期では陽子数が増え、原子核が電子を引く力が強くなる。
同周期:陽子数 ↑ → 有効核電荷 ↑
2
電子殻の数は同じなので原子半径は小さくなる。
電子殻数同じ → 原子半径は減少
原子半径は減少
有効核電荷が大きいほど同じ殻の電子を強く引きつけ、半径が縮む。
例題 2
₁₁Na と ₁₇Cl のうち第一イオン化エネルギーが大きいのは?(同じ第3周期)
1
同周期で右へ行くほど有効核電荷が大きくなり、イオン化エネルギーが増す。
同周期:右へ行くほどイオン化エネルギー ↑
2
Cl(17)は Na(11)より右にあるためイオン化エネルギーが大きい。
Cl(17) > Na(11)
Cl の方が大きい
Cl は電子を強く保持するため、取り去るのにより多くのエネルギーが要る。
総まとめ
2023 評価院 模試 化学Ⅰ 類題
次の第3周期元素のうち原子半径が最も大きいのは?
Na
Mg
Al
Si
Cl
① Na
1
同周期では左にあるほど有効核電荷が小さく、原子半径が大きい。
2
Na は第3周期で最も左の元素なので原子半径が最大。
原子番号11(Na)が第3周期で最も左 → 原子半径が最大
🎯 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↑'
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電子配置
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同位体と平均原子量
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