周期表と覚え方(原子量・語呂合わせ)

東大塾長の山田です。
このページでは、周期表と覚え方(原子量・語呂合わせ)」について解説しています

  • 「周期表の縦、横の列の名前や規則性」
  • 「典型元素、遷移元素とは?」
  • 「金属元素、非金属元素とは?」
  • 「周期表の覚え方は?」

といった疑問がすべて解決できるように、すべて解説しています。

ぜひ、参考にしてください!

1. 周期表

(表中の赤い波線に特に意味はないので気にしないでください)

1.1 周期表とは?

元素を原子番号の順番で並べていったとき、周期的に性質の類似した元素が存在します。また、イオン化エネルギーや電子親和力、原子半径、単体の沸点・融点などにも周期性がみられます。このような周期性を周期律といいます。

周期律に従って元素を配列した表のことを周期表といいます。

 

また、周期表の横の並びを周期、縦の並びを族といいます。

周期は第1周期~第7周期まで、族は1族~18族まであります。

元素には原子番号という通し番号がついていて、横の並びは原子番号の順になっています。

同じ族の元素は最外殻の電子配置が同じであるので、性質が類似しています。

1.2 過去の周期表と現在の周期表

過去と現在の周期表の比較はよく出題されるので、しっかり違いを覚えておきましょう。

  過去の周期表 現在の周期表
作者 メンデレーエフ 不明
並び順 原子量

原子番号

過去の周期表を作った人と、原子がどのような順番で並べられているかが大事です。

現在の周期表の作者は問われることはないので覚える必要はありません。

 

2. 遷移元素と典型元素 

2.1 典型元素とは?

周期表の1族、2族、12族~18族の元素を典型元素と呼びます。(上の表の水色で塗りつぶされた部分)

典型元素の化合物は無色であるものが多いです。

典型元素では、族・周期について次のようなことがいえます。

 

2.1.1 同族元素

同族の元素は、価電子数が等しく、互いに性質が似ています。

 

2.2.2 同周期の元素

同周期の元素では、原子番号が増えるにつれ価電子が増加します。

したがって、周期表の左側の元素ほど陽イオンになりやすく、18族を除く右側の元素ほど陰イオンになりやすいです。

 

2.2 遷移元素とは?

周期表の3族~11族の元素を遷移元素と呼びます。(上の表の緑色で塗りつぶされた部分)

遷移元素は電子配置の記事で述べた規則性には従わず、次の表のような電子配置を取ります。

(この理由は大学の電子軌道を理解しないといけないので、こうなるとだけ覚えてください)

原子番号 元素 K殻 L殻 M殻 N殻
21 \({\rm Sr}\)

9

2
22 \({\rm Ti}\) 10 2
23 \({\rm V}\) 11 2
24 \({\rm Cr}\) 13 1
25 \({\rm Mn}\) 13 2
26 \({\rm Fe}\) 14 2
27 \({\rm Co}\) 15 2
28 \({\rm Ni}\) 16 2
29 \({\rm Cu}\) 18 1
30 \({\rm Zn}\) 18 2

 

価電子が原子の性質を決めると別の記事で説明しましたが(詳しくは「原子構造と電子配置」の記事を参照してください)、遷移元素は価電子の数が1~2でほぼ同じであるため隣り合う左右の元素の性質が似ています。

 

2.3 遷移元素、典型元素の違いと遷移元素の特徴

ここでは、遷移元素,典型元素の違いと、遷移元素にみられる特徴について説明していこうと思います。

遷移元素、典型元素の違いは次のようなものがあります。

  • 典型元素金属元素と非金属元素の両方があるが、遷移元素すべて金属元素
  • 典型元素一定の酸化数をとるのに対して、遷移元素複数の酸化数をとる

 

また、遷移元素には次のような特徴があります。

  • 典型元素の金属の単体に比べて、融点、沸点が高い
  • 典型元素の金属の単体に比べて密度が高く、熱や電気の伝導性が大きい
  • 遷移元素は最外殻電子だけでなく、内側の殻にある電子も一部価電子として働くことがあるので、同一の元素が複数の酸化数をとる

例えば、鉄(\({\rm Fe}\))は+2、+3の酸化数を、マンガン(\({\rm Mn}\))は+2、+4、+7の酸化数をとります。

  • 化合物やイオンの水溶液に有色のものが多い
\({\rm Cr^{3+}}\) \({\rm Fe^{2+}}\) \({\rm Fe^{3+}}\) \({\rm Ni^{2+}}\) \({\rm Mn^{2+}}\) \({\rm Cu^{2+}}\) \({\rm Co^{2+}}\)
濃緑 淡緑 黄褐色 淡赤
  • 安定な錯イオンを作りやすい

例えば、\({\rm [Ag(NH_3)_2]^+}\)、\({\rm [Zn(OH)_4]^{2-}}\)などがあります。(錯イオンについての詳しい説明は「錯イオンとは(覚え方・色・配位数)」の記事で詳しく説明しているのでそちらを参照してください。)

  • 触媒として用いられるものが多い

 

入試問題などで遷移元素の特徴を問う問題があったりするのでしっかり頭に入れておいてください!

 

3. 金属元素と非金属元素

3.1 金属元素

単体に光沢や伸びる性質(延性)、たたいて薄く広げることができる性質(展性)があり、電気や熱をよく導く元素のことを金属元素といいます。(上の表の赤色の部分)

金属元素は陽イオンになりやすく、陽性(陽イオンになりやすい性質)強くなります。

一般に、周期表の左側・下側の元素ほど陽性が強くなります。

 

3.2 非金属元素

金属元素以外の元素のことを非金属元素といいます。(上の表の緑の部分)

非金属元素は陰イオンになりやすく、陰性(陰イオンになりやすい性質)が強くなります。

一般に右側(18族を除く)・上側の元素ほど陰性が強くなります。

2で説明したように非金属元素はすべて典型元素です。

 

3.3 常温常圧での状態

常温常圧での状態
 

【気体】

水素、窒素、酸素、フッ素、塩素、希ガス(6個)の合計11個

【液体】

臭素、水銀の2個

【固体】

その他全部

常温常圧で気体、液体であるものは限られており問われることが多いのでしっかり覚えましょう!

 

4. 元素の覚え方

ここでは、周期表の覚え方を紹介します。

周期表を眺めてただただ覚えようとするとなかなか頭に入ってきません。

そこで語呂合わせで覚えると、一旦覚えてしまえばなかなか忘れないし、忘れても思い出しやすいです。

 

原子番号1(\({\rm H}\))~20(\({\rm Ca}\))までの語呂合わせは次のようになります。

 

原子番号1~20までの語呂合わせ
 

「水兵リーベ僕の船なな曲がりシップスクラークか」

と覚えます。

対応する元素は下のとおりです。

リーベ
\({\rm H}\) \({\rm He}\) \({\rm Li}\),\({\rm Be}\)
\({\rm B}\),\({\rm C}\) \({\rm N}\),\({\rm O}\) \({\rm F}\),\({\rm Ne}\)
なな 曲がり シップス
\({\rm Na}\) \({\rm Mg}\),\({\rm Al}\) \({\rm Si}\),\({\rm P}\),\({\rm S}\)
クラーク
\({\rm Cl}\),\({\rm Ar}\),\({\rm K}\) \({\rm Ca}\)

原子番号1(\({\rm H}\))~20(\({\rm Ca}\))までは必ず覚えてください!

 

早慶上理や難関国立以上を受験しようと考えている人は、細かいところまで問われることがあるので、周期表の第4周期の原子番号21(\({\rm Sc}\))~36(\({\rm Kr}\))までも覚えておくと便利です。

そこで、原子番号21(\({\rm Sc}\))~36(\({\rm Kr}\))の語呂合わせについても載せておくので参考にしてください。

原子番号21(({ m Sc}))~36(({ m Kr}))の語呂合わせ
 

「スコッチ暴露マン徹子にどう?亜鉛がゲッ明日はセレンのブラジャークリプトン?」

と覚えます。

対応する元素は下のとおりです。

スコッチ 暴露マン
\({\rm Sc}\),\({\rm Ti}\) \({\rm V}\),\({\rm Cr}\),\({\rm Mn}\)
徹子に どう?
\({\rm Fe}\),\({\rm Co}\),\({\rm Ni}\) \({\rm Cu}\)
亜鉛がゲッ 明日は セレンの ブラジャー クリプトン?
\({\rm Zn}\),\({\rm Ga}\),\({\rm Ge}\) \({\rm As}\) \({\rm Se}\) \({\rm Br}\) \({\rm Kr}\)

周期表を覚えておくと解きやすくなる問題もあるので忘れないように確実に覚えてください!

 

5. 族の名前

周期表の族には特別な名前がついているものがあるので覚えておきましょう。

  • 1族・・アルカリ金属
  • 2族・・アルカリ土類金属
  • 17族・・ハロゲン
  • 18族・・希ガス

4つだけなので覚えてください。

 

6. まとめ

最後に周期表についてまとめておこうと思います。

  • 元素を原子番号の順番で並べていったとき、周期的に性質の類似した元素が存在する。また、イオン化エネルギーや電子親和力、原子半径、単体の沸点・融点などにも周期性がみられる。このような周期性を周期律という。
  • 周期律に従って元素を配列した表のことを周期表という。
  • 周期表の横の並びを周期、縦の並びを族という。
  • 同じ族の元素は最外殻の電子配置が同じであるので、性質が類似している
  • 周期表の1族、2族、12族~18族の元素を典型元素という。
  • 周期表の3族~11族の元素を遷移元素という。
  • 単体に光沢や伸びる性質(延性)、たたいて薄く広げることができる性質(展性)があり、電気や熱をよく導く元素のことを金属元素という。
  • 金属元素以外の元素のことを非金属元素という。
  • 常温常圧で気体のものは水素、窒素、酸素、フッ素、塩素、希ガス(6個)である。
  • 常温常圧で液体のものは臭素と水銀の2つである。
  • その他はすべて常温常圧で固体である。
  • 周期表の原子番号1(\({\rm H}\))~原子番号20(\({\rm Ca}\))までは「水兵リーベ僕の船なな曲がりシップスクラークか」で覚える。
  • 周期表の原子番号21(\({\rm Sc}\))~原子番号36(\({\rm Kr}\))までは「スコッチ暴露マン徹子にどう?亜鉛がゲッ明日はセレンのブラジャークリプトン?」で覚える。
  • 周期表の1族のことをアルカリ金属、2族をアルカリ土類金属、17族をハロゲン、18族を希ガスという。

 

以上が周期表の解説です。

周期表は化学の核となるところなので確実にマスターしてください!

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です