周期表
インタラクティブな元素周期表です。任意の元素をクリックすると、原子量や分類などの性質を確認できます。
Guide
周期表は、すべての既知の化学元素を原子番号、電子配置、周期的に繰り返す化学的性質によって整理します。化学において最も重要な参照ツールで、元素間の関係を一目で示し、化学反応での振る舞いを予測します。本ガイドでは、周期表の構造、各元素のデータの意味、周期的傾向、元素の性質を実用に活かす方法を取り上げます。 各元素は表中の1つのセルを占め、原子番号（原子核中の陽子数）、化学記号（H が水素、Fe が鉄のような1〜2文字）、原子量（天然に存在する同位体の加重平均質量、原子質量単位で測定）で識別されます。原子番号が元素を一意に定義します。炭素は常に陽子を6つ持ちます。陽子が6つあればそれは炭素です。原子量は天然存在比で重み付けされたすべての安定および長寿命同位体の寄与を含みます。 周期表は周期と呼ばれる行と族（または族・ family）と呼ばれる列に元素を配置します。周期1には水素とヘリウムがあります。周期2にはリチウムからネオンまでがあります。各周期は新しい電子殻の充填に対応します。族1にはアルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウムなど）があります。族18には貴ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴンなど）があります。同じ族の元素は価電子（最外殻の電子）の数が同じため、よく似た化学的性質を持ちます。 価電子が化学反応での元素の振る舞いを決めます。族1の元素は価電子を1つ持ち、それを失って +1 イオンを形成する傾向があります。族2の元素は価電子を2つ持ち、+2 イオンを形成します。族17の元素（ハロゲン）は価電子を7つ持ち、電子を1つ得て -1 イオンを形成する傾向があります。族18の元素は満ちた最外殻（ヘリウムの2つを除き価電子8つ）を持ち、通常の条件下では化学的に不活性です。このパターンは、ナトリウム（族1）が塩素（族17）と激しく反応して塩化ナトリウムを形成する理由を説明します。 元素の分類は周期表を金属、非金属、半金属（メタロイド）に分けます。金属は表の左と中央を占めます。電気と熱を伝導し、展性と延性を持ち、金属光沢があり、反応では電子を失う傾向があります。非金属は右上を占めます。伝導性が低く、固体では脆く、電子を得る傾向があります。半金属（ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、ポロニウム）は境界線に沿って位置し、中間的な性質を持ち、半導体として有用です。 より具体的なカテゴリが元素をさらに分類します。アルカリ金属（水素を除く族1）は軟らかく反応性が高い金属で、空気や水から離して保存する必要があります。アルカリ土類金属（族2）は反応性がありますがアルカリ金属よりは低いです。遷移金属（族3から12）には鉄、銅、金、銀などの馴染みのある金属が含まれます。これらはしばしば有色の化合物を形成し、複数の酸化状態を持ちます。ランタノイドとアクチノイド（メイン表の下の2行）は希土類元素やウラン、プルトニウムなどの放射性元素を含みます。 電気陰性度は化学結合で電子を引きつける原子の能力を測ります。周期の左から右へ増加し、族の上から下へ減少します。フッ素が最も高い電気陰性度（ポーリングスケールで3.98）を持ち、フランシウムが最も低い（0.7）です。結合した2原子間の電気陰性度の差が結合の種類を決めます：差が小さい（0〜0.4）と無極性共有結合、中程度（0.5〜1.7）と極性共有結合、大きい（1.7超）と典型的にはイオン結合です。 原子半径は一般に族の上から下へ向かって増加し（新しい電子殻が追加されるため）、周期の左から右へ向かって減少します（核電荷の増加が電子をより近く引きつけるため）。リチウムは炭素より大きな原子半径を持ちます。ともに周期2にあっても、炭素の陽子6つはリチウムの陽子3つより電子を強く引きつけるためです。この傾向は元素の結合様式、密度、物理的性質に影響します。 イオン化エネルギーは気相の中性原子から電子を1つ取り除くのに必要なエネルギーです。周期の左から右へ増加し（原子核が陽子を増すにつれ電子をより強く保持する）、族の上から下へ減少します（外側の電子が原子核から遠く、取り除きやすい）。貴ガスは満ちた最外殻が非常に安定なため、各周期で最も高いイオン化エネルギーを持ちます。アルカリ金属は電子を1つ取り除けば安定な貴ガス配置になるため最も低くなります。 電子親和力は原子が電子を1つ得るときのエネルギー変化です。ハロゲンは電子を1つ得て最外殻を満たすため、最も負の（最も有利な）電子親和力を持ちます。貴ガスはすでに満ちた最外殻を持ち、電子を得ることに抵抗するため、ゼロに近いか正の電子親和力を持ちます。この性質はイオン化エネルギーと組み合わせて、特定の元素が陽イオン（カチオン）を形成し他が陰イオン（アニオン）を形成する理由を説明します。 酸化状態（酸化数）は、すべての結合がイオン性であったと仮定した場合に原子が持つ電荷を示します。一部の元素は固定の酸化状態を持ちます：アルカリ金属は常に +1、アルカリ土類金属は常に +2、フッ素は常に -1、酸素はほぼ常に -2（過酸化物では -1 を除く）です。遷移金属はさまざまな酸化状態を持ち得ます。鉄は +2（第一鉄）または +3（第二鉄）です。銅は +1（第一銅）または +2（第二銅）です。一般的な酸化状態を知っておけば、化合物の化学式の予測や酸化還元方程式の釣り合わせに役立ちます。 融点と沸点は周期表全体でパターンを示します。金属は一般に高い融点を持ち、タングステンが3,422度で記録を保持します。貴ガスは極めて低い沸点を持ちます（ヘリウムは -269度で沸騰）。周期を横切ると、融点は族1から中ほどにかけて上昇し、その後下がる傾向があります。族を下ると、傾向はカテゴリに依存します。アルカリ金属の融点は族を下るにつれて低下し、炭素族元素はより複雑なパターンを示します。 密度は周期表全体で大きく異なります。最も軽い金属であるリチウムの密度は0.534グラム毎立方センチメートルで（水に浮きます）、天然で最も密度の高い元素であるオスミウムの密度は22.59グラム毎立方センチメートルです。一般に、原子質量が大きく比較的小さな原子容積に詰め込まれた表の中央から下部に向かって密度が増加します。 同位体は同じ元素で中性子数が異なる原子です。炭素12は中性子6つ、炭素13は7つ、炭素14は8つです。周期表の原子量は天然に存在するすべての同位体の加重平均です。炭素の原子量12.011は、大部分が炭素12で少量の炭素13と痕跡量の炭素14が含まれることを反映しています。同位体は放射性年代測定、核医学、NMR 分光法、原子力で重要です。 電子配置は電子が原子のどの軌道に分布しているかを記述します。周期表の構造は電子配置を直接反映します。周期1は 1s 軌道を満たします。周期2は 2s と 2p 軌道を満たします。遷移金属は d 軌道を満たします。ランタノイドとアクチノイドは f 軌道を満たします。電子配置を知ることは結合の振る舞い、磁気的性質、スペクトル特性の予測に役立ちます。簡略表記は前の貴ガスをカッコ内に使います：鉄の配置は [Ar] 3d6 4s2 です。 周期表の知識の実用応用は多くの分野に及びます。材料科学は合金の設計に元素の性質を利用します（強度、重量、耐食性を望み通りにするための金属の混合）。薬理学はさまざまな元素とその化合物が生体システムとどう相互作用するかを考察します。電子工学はケイ素やゲルマニウムの半導体特性に依存します。環境科学は重金属汚染（鉛、水銀、カドミウム）を追跡します。農業は必須植物養分（窒素、リン、カリウム、鉄、亜鉛、マンガンなどの微量養分）の知識を利用します。 最近発見された元素はすべて合成元素で強い放射性を持ち、わずかな時間しか存在しません。2018番ともいえる最も重い既知の元素オガネソン（元素118）は2002年に初めて合成されました。これらの超重元素は粒子加速器でより軽い原子核を衝突させて作られます。実用応用はありませんが、その性質は核の安定性と周期表の限界に関する理論的予測を試します。 WebRecast のインタラクティブ周期表は、すべての118元素を主要な性質とともに表示します。任意の元素をクリックまたはタップすると、原子番号、記号、名称、原子量、電子配置、電気陰性度、イオン化エネルギー、密度、融点と沸点、一般的な酸化状態が表示されます。元素はカテゴリ（アルカリ金属、ハロゲン、貴ガス、遷移金属など）ごとに色分けされ、視覚的な識別が容易です。周期表はブラウザ内で完全に動作し、ダウンロードを必要とせず、デスクトップとモバイルの両方で機能します。宿題、実験室作業、試験準備、化学や関連科学の専門的な応用のクイックリファレンスとしてご利用ください。
