周期表

周期表 は全 元素 を 原子番号（プロトン数）の増加順に並べます。水平方向の行は 周期、垂直方向の列は 族 と呼ばれます。

いくつかの重要な傾向:

• 周期に沿って、左側は 金属 から右側は 非金属 に変化します。
• 族番号は、その元素が形成するイオンの電荷を示します。Group I は $+1$ イオン、Group II は $+2$ イオン、Group VII は $-1$ イオンを形成します。
• 同じ族の元素は類似した化学的性質を持ちます。これは、外殻の 電子 が同じ数（同じ 外殻電子配置 ）を持っているからです。

これらの傾向により、元素の位置を使ってその性質を予測できます。

第I族の元素は アルカリ金属 です：リチウム、ナトリウム、カリウム。これらは 柔らかい 金属で、ナイフで切断できます。

族を下に進むと、明確な 傾向 が見られます：

これらの傾向を使って他の第I族元素の性質を予測できます。例えば、カリウムの下にあるルビジウムはさらに反応性が高く、融点もさらに低くなるでしょう。

水との反応と観察される現象

これが試験で最も問われる反応です。すべての第I族金属は水と反応して アルカリ （金属水酸化物）と 水素 を生成します——これが「アルカリ金属」と呼ばれる理由でもあります：

"観察されたことを説明せよ」は独立した採点項目なので、水中でのナトリウム の一覧を覚えてください：

• 浮く ——金属の密度は水より小さい。
• 球状に溶ける ——反応は熱を放出し、金属の融点は低い。
• 表面を動く ——放出される水素の気流が押して動かしている。
• 泡立つ（ピザッとする）——水素ガスが逃げていくため。
• 小さくなって消える ——消費されてなくなる。
• 溶液は アルカリ性 になるため、ユニバーサルインジケーターは 紫 に変化する（此刻は $\text{NaOH}$ になっている）。

この傾向は反応の激しさとして現れます：リチウム は安定して泡立つが溶けない；ナトリウム は球状に溶けて飛び回り；カリウム は速すぎて自身の水素に火をつけ、薄紫色の炎 で燃えます。避けるべき2つの答え：「水素が放出される」は観察結果ではない（目には見えないので、泡立つ と言うこと）、また金属が溶けるのは「水が熱いから」ではなく、反応が発熱反応だから です。

第VII族の元素は ハロゲン です：塩素、臭素、ヨウ素。これらは 双原子 の非金属であり（各分子は2つの原子からなる、例：$\text{Cl}_2$）。

室温および常圧における外観：

族を下へ行くほど密度は増加しますが、反応性は低下します（第I族とは逆の傾向です）。

置換反応

より反応性の高いハロゲンは、溶液からより反応性の低いハライドイオンを押し出して（置換して）離す。これを置換反応という。

例えば、クロリンはブロンより反応性が高いため、クロリンが臭化カリウムからブロンを置換する：

** worked example 。塩素水をヨウ化カリウム溶液に加え、次にヨウ素水を臭化カリウム溶液を加えたとき、それぞれどうなるか？反応性は第VII族の下**に行くほど低下する：塩素＞臭素＞ヨウ素。(a) 塩素はヨウ素より上にあるため反応性が高く、置換する：$\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$、そしてヨウ素が遊離されて溶液が茶色になる。(b) ヨウ素は臭素より下にあるため反応性が低く、置換できない：反応なしであり、色変化もない。「反応なし」は点数を得られる完全な答えである：式を書く前に族内の順序を確認すること。

遷移金属は周期表中央にある金属のブロックです。第I族金属と比較して、以下の点があります：

• 密度が高い；
• 融点が高い；
• 有色の化合物を形成する；
• 単体および化合物として触媒として機能することが多い。

また、可変的な 酸化数を持つこともある。例えば、鉄は鉄(II)と鉄(III)の両方の化合物を形成する。

第VIII族の希ガスは不活性で、単原子気体である（分子ではなく、単一の原子として存在する）。

電子の最外殻が完全に満たされているため、不活性である。これにより安定しており、電子を受け取ったり失ったり、共有したりする必要がない。

よくある間違い。

• 周期表が質量順に並んでいると言う。それは原子番号順である。
• ハロゲンに第I族と同じ傾向があると言う。アルカリ金属は族の下に行くほど反応性が高くなり、ハロゲンは反応性が低下する。
• ヨウ素が塩素を置換すると期待する。より反応性の高いハロゲンしか、反応性の低いものを置換できない：塩素は臭化物およびヨウ化物を置換するが、ヨウ素はいずれも置換しない。
• 方程式で塩素をClと書く。ハロゲンは二原子分子である：$\text{Cl}_2$, $\text{Br}_2$, $\text{I}_2$.
• ハロゲンとハロゲン化物の混同。塩素は元素 $\text{Cl}_2$ であり、塩化物イオン は KCl などの化合物におけるイオン $\text{Cl}^{-}$ です。
• 希ガスが「安定」しているから不活性であるという説明。正しくは、最外殻が満たされているため、電子を受け取ったり失ったり共有したりする必要がないからです。

• 周期表は陽子数によって並べられている。同じ族（縦列）の元素は最外殻電子数が同じであるため、類似した反応を示し、周期は横の行である。
• Group I（アルカリ金属）は下に行くほど反応性が高くなり、Group VII（ハロゲン）は下に行くほど反応性が低くなる——逆の傾向です。
• より反応性の高いハロゲンが、その塩の溶液からより反応性の低いものを置換する — 例えば、クロリンがブロンを置換する。
• 希ガスは最外殻が満たされているため不活性である。遷移元素は硬く密度が高く、有色の化合物を形成し、触媒として機能し、可変的な酸化数を持つ。