周期性 わかりやすく
周期表は暗記する一覧ではなく、地図です。元素の置かれた場所が、そのままその性質を知らせます。この講では三つの流れ、つまり原子半径とイオン化エネルギーと電気陰性度を見ます。そしてこの三つは結局一つの原因、外側の電子が実際に感じる正味の引力に集まります。周期を右へ行くと殻はそのままで陽子が増えて引力が大きくなり、族を下へ行くと新しい殻が電子を外へ押し出します。最初の図で表を性質ごとに色づけして、その流れを目で見ます。場所が性質を語ります。
表で性質を一つ選びます。半径を選ぶと左下が明るく、右上が暗いです。つまり半径は左へ、下へ行くほど大きくなります。イオン化エネルギーや電気陰性度を選ぶと色がほとんど裏返って、右上が明るくなります。元素を押すと値が出ます。同じ表が性質によってまったく違う地図に見えること、それが核心です。色が流れを見せます。
なぜそのような地図が出るのでしょうか。まず半径だけを歩いてみます。周期を右へ一マス行くと、殻の数はそのままで陽子が一つ増えます。だから外側の電子が感じる引力が大きくなり、電子雲が内側へ引かれて半径が縮みます。逆に族を下へ行くと新しい殻が一つ増えて、外側の電子がより遠い殻に置かれ、半径が大きくなります。殻の数と Zeff の表示を一緒に置いて歩くと、流れがつかめます。殻と引力が半径を動かします。
イオン化エネルギーは、電子を一つずつ引きはがすのに要する値です。ナトリウム Na から電子を引きはがし続けます。最初の電子はゆるく付いた外側の殻の電子なので、安く外れます。次からは内側の殻を破らなければならないので、値が跳ね上がります。この大きな跳躍が殻の境界です。跳躍は 1 個はがしたあとと 9 個はがしたあとに現れて、電子配置 2, 8, 1 をそのまま示します。跳躍が殻を指します。
電気陰性度は、二つの原子が結合電子対を自分の側へ引く力です。二つの原子の差を動かしてみます。差がほとんどなければ、電子雲が真ん中にとどまる無極性の結合です。差が大きくなると、雲は引く力の大きい側へ寄って、一方は部分的な負電荷、他方は部分的な正電荷になり、これが極性の結合です。差がとても大きいと電子は事実上移って、イオン結合になります。同じ原理が強さだけ違って現れるのです。差が結合の種類を分けます。
ここで全部の流れを一つに集めます。外側の電子が実際に感じる引力は Zeff = Z − S で決まります。陽子数から、内側の電子が隠す量を引いたものです。陽子を足すと引力が大きくなって半径は縮み、イオン化エネルギーと電気陰性度は大きくなります。遮蔽の電子を足すと引力が小さくなって逆に動きます。周期を横切るのは陽子だけを足すことで、族を下るのは殻と遮蔽を一緒に足すことなので、三つの流れは結局この一つの数で説明されます。二つのスライダーを動かすと、三つの棒が一緒に反応します。一つの数が三つの流れを動かします。