クイズ問題: 「ハロゲン元素」と呼ばれる元素のうち、原子番号が最も小さいのはフッ素ですが、2番目に小さい、原子番号17、元素記号Clの元素は何?
答え: 塩素

関連するWikipedia記事の抜粋:
title: アルゴン
text: 貴ガスの中では最も空気中での存在比が大きく、乾燥空気を構成する物質では第2位の酸素の 20.93% についで第3位の 0.93% である。空気中のアルゴンの存在比が貴ガス中最も大きいのは、自然界すなわち岩石中に存在していたカリウム40の一部 (11%) が電子捕獲によってアルゴン40となったためである。このため地球および火星など岩石惑星大気中ではアルゴン40の同位体比が圧倒的に大きいのに対し、太陽大気中ではアルゴン36の同位体が大部分を占める。 こうした事もあって地球上のアルゴンは原子量の重いものが偏っているため、アルゴン(原子番号18)は原子番号19のカリウムよりも平均原子量が大きくなっている。
title: 周期律
text: 未発見の元素が発見されていき、周期表の空欄が埋まってくると、原子量順に並べるのでは不具合があることが分かってきた。例えばアルゴン(原子量 40.0)はその性質から明らかに希ガスに分類され、カリウム(原子量 39.1)はアルカリ金属に分類される。しかし、単純に原子量順に並べるとカリウムが希ガスに、アルゴンがアルカリ金属になってしまう。また、コバルト(原子量 58.9)とニッケル(原子量 58.7)では原子量の差がほとんど無く、遷移金属であるため性質も似ており周期表上の位置がはっきりと確定できない。
title: アルゴン
text: アルゴンは、地球大気中に窒素・酸素に次いで3番目に多く含まれている気体(水蒸気を除く) で、その容量パーセント濃度は0.93%である。地球上のアルゴンのほとんどは、質量数が40のもの(アルゴン40)であり、これは地殻中のカリウム40の崩壊により生成した。一方、宇宙においてはアルゴン36が最も多量に存在し、超新星爆発による元素合成により生成された。
title: 第1族元素
text: 第1族元素(だいいちぞくげんそ)とは、周期表において第1族に属する元素。水素・リチウム・ナトリウム・カリウム・ルビジウム・セシウム・フランシウムがこれに該当する。このうち、水素を除いた元素についてはアルカリ金属元素 (英: alkali metal) といい、単体では最外殻s軌道電子が自由電子として振舞うため金属的な性質を示す。
title: 第18族元素
text: 第18族元素(だいじゅうはちぞくげんそ)とは、長周期表における第18族に属する元素、すなわち、ヘリウム・ネオン・アルゴン・クリプトン・キセノン・ラドン・オガネソンをいう。なお、これらのうちで安定核種を持つのは、第1周期元素のヘリウムから第5周期元素のキセノンまでである。貴ガス(きガス、英: noble gas)と呼ばれる。英語表記の変更があった2005年までは希ガス・稀ガス(きガス、英: rare gas)と呼ばれた。
title: 周期律
text: カリウムとカルシウムは4s軌道の電子が価電子となるため、前の周期のナトリウムとマグネシウムに対応する。しかし、スカンジウムでは3d軌道に電子が入る。価電子の数としては3つであり、これはアルミニウムと対応し、性質の類似する部分もある(例えば酸化数として+III価をとるなど)。だがアルミニウムの価電子はp軌道のものであるので、価電子の配置としては相似ではなく、性質の異なる部分も多い。このため以前はスカンジウムとアルミニウムは同じ3族とし、その中でアルミニウムは3A亜族、スカンジウムは3B亜族とする扱いがなされていた。しかし、現在では別の族として扱うことになっている(スカンジウムは3族、アルミニウムは13族)。
title: リチウム
text: 天然に存在するリチウムはLiおよびLiの2つの安定同位体からなっており、その天然存在比はLiが92.5パーセントと大半を占めている。この2つの天然同位体は両方とも、リチウムより軽い元素であるヘリウムおよび重い元素であるベリリウムと比較して核子に対する原子核結合エネルギー(英語版)が例外的に低く、これは安定な軽元素の中でもリチウムは例外的に核分裂反応を起こしやすいということを意味している。これら2つのリチウム天然同位体は、重水素およびヘリウム3以外のどんな安定核種よりも核子あたりの結合エネルギーが低い。この結果として、リチウムは太陽系において原子番号32番までの元素のうち25番目の存在量であり、リチウムは原子量が非常に軽いにもかかわらず一般的な元素ではない。
title: 第1族元素
text: 通常アルカリ金属に分類されるリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムは性質が非常に似通っている。ただしリチウムは直接窒素と反応するなど、一部の物性において他のアルカリ金属元素とは異なった性質を有している。
title: ラドン
text: ラドンは価電子がゼロである貴ガス元素に属している。そのような元素は最外殻電子が閉殻であることに起因して電子が最低のエネルギー準位を形成し、安定化する。そのため、ラドンは大部分の一般的な化学反応(例えば燃焼など)に対して不活性である。最外殻の電子1つを引き離すために必要な第一イオン化エネルギーは1037 kJ/mol。貴ガス元素は周期表上において原子番号が大きくなるほど電気陰性度が大きくなる周期的な傾向がみられるため、貴ガス元素の中で最も原子番号の大きなラドンは貴ガス元素の中では反応性が高い。初期の研究において、ラドンの水和物の安定性は塩素 (Cl2)もしくは二酸化硫黄 (SO2)と同程度であり、硫化水素 (H2S)のそれよりはかなり高いと結論付けられている。
title: アクチノイド
text: アクチノイド(英: Actinoid)とは、原子番号89から103まで、すなわちアクチニウムからローレンシウムまでの15の元素の総称である。
title: 液体
text: 周期表において常温、常圧で単体が液体である元素は、水銀と臭素のみである。常温よりやや高い温度が融点となっている(融点が25度~100度)元素として、フランシウム、セシウム、ガリウム、ルビジウム、リン、カリウム、ナトリウムがある。常温で液体の合金としてガリンスタンなどがある。
title: 軽水
text: また、水素の質量数1の同位体(軽水素)と、酸素の質量数16の同位体とだけから出来ているH2O分子からなる水を特に軽水と呼ぶ場合もある。この場合天然水(天然同位体比の水)のうち軽水の占める割合は99.74 %である。
title: カリウム40
text: 地球のような岩石惑星にはカリウム40が多量に存在し、この放射性崩壊により生成された アルゴン40(Ar) が大気中に多量に蓄積している。地球大気中の希ガス元素のうちアルゴンの存在量が圧倒的に多く、また太陽大気中のアルゴンの同位体比が Ar : 84.2%, Ar : 15.8%, Ar : 0.026% であるのに対し、地球大気中では Ar : 0.3365%, Ar : 0.0632%, Ar : 99.6003%と、Ar が圧倒的に多くなっているのもこのためである。
title: 三重水素
text: 自然界に最も多く存在する「普通」の水素は、原子核が単独の陽子から成る軽水素(H)であり、原子核が陽子1つと中性子1つから成る重水素(H)も安定核のため豊富に存在する (自然界の水素同位体の0.0115%) のに対し、三重水素は不安定なため天然には微量しか存在しない。とはいえ、半減期12.32年は軽い元素の放射性同位体としては比較的長いもので、天然においても一定量が常に存在している。たとえば体重60 kg程度の人の場合、50ベクレル程度のトリチウムを体内に保有している。水素には質量数が4から7の同位体もあるが、いずれも半減期が10秒以下と極めて不安定で実験室外には存在しないため、多くの場合には三重水素が事実上唯一の水素の放射性同位体として扱われている。
title: 第15族元素
text: 第15族元素単体のうち、窒素のみが常温で気体であり、ほかは固体である。また窒素とリンの価電子は混成軌道を形成し、共有結合物質として振舞う。一方、第4周期のヒ素より周期の大きい単体は、共有結合性と金属との性質を併せ持つ物性を示し半金属と呼ばれる。これらのヒ素、アンチモン、ビスマスは混成軌道を形成するよりは、2つの電子が占有したs軌道と、3つの1つずつ電子が存在するp軌道として振舞うので、酸化数は+3と+5が安定である。
title: 水素
text: 質量数が2(原子核が陽子1つと中性子1つ)の重水素(H)、質量数が3(原子核が陽子1つと中性子2つ)の三重水素(H)等と区別して、質量数が1(原子核が陽子1つのみ)の普通の水素(H)を軽水素とも呼ぶ。
title: 元素の族
text: 短周期表でVIIIB族を占める、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金は長周期の族(第8,9,10族)で区分された場合のよりも、第4周期と第5,6周期とに区分したほうが化学的性質が似通っている。それ故、第4周期第8 - 10族元素(鉄、コバルト、ニッケル)を鉄族元素、そして第5 - 6周期第8 - 10族元素(ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金)は白金族元素とも呼ばれる。
title: 第17族元素
text: 塩素は水圏に大量に存在する(クラーク数)が、地殻中の存在比ではフッ素>塩素>臭素>ヨウ素である。放射性物質であるアスタチンは、既知の最も長い半減期を持つ質量数210の同位体でも8.3時間しかないため、自然環境中にはほとんど存在せず、質量数218の同位体などがウランUの壊変生成物として定常的に極低濃度、存在するが確認は困難である。一般的に分子量の大きなものほどファンデルワールス力が増大し、常温、常圧でフッ素は薄黄色の気体、塩素は淡黄緑色の気体、臭素は赤褐色の液体、ヨウ素は黒紫色の固体、アスタチンは固体で、ヨウ素、アスタチンの固体は金属光沢を持つ。
title: ホウ素の同位体
text: ホウ素の同位体は、天然にはホウ素10とホウ素11の2種類が存在し、ホウ素11が天然のホウ素の約80%を占める。質量数6から21の14種類の放射性同位体が発見されており、全て半減期は短く、最も長いホウ素8の半減期は770ミリ秒、ホウ素12の半減期は20.2ミリ秒である。そのほかの同位体の半減期は、全て17.35ミリ秒よりも短く、最も不安定なホウ素7の半減期は150ヨクト秒である。質量数10以下の同位体はヘリウム(ホウ素7とホウ素8は、半減期の短いベリリウムを経由して)に崩壊するが、質量数11以上のものは主に炭素になる。
title: 同位体
text: 原子量が整数からかけ離れている元素は複数の同位体(核種)からなり、その比率もまばらであることが多い。例えば塩素の原子量は約35.5であるが、これは塩素の同位体である塩素37を1とすると塩素35がその3倍あるためである。これを一般化するとn個の同位体Iiからなる元素の原子量Awは
title: 第13族元素
text: 第13族元素のうちホウ素のみが安定な陽イオンを形成せず、もっぱら共有結合化合物を形成する。他のアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウムは金属としての性質を示し、岩石に広く分布することからこれらの4元素は土類金属と呼ばれる。原子半径、イオン半径は周期が大になるにつれ大きくなるが、ホウ素が頭抜けて小さいのに対し、土類金属は他の典型元素と同程度である。
title: アルゴン
text: アルゴン(英: argon)は原子番号18番の元素である。元素記号は Ar。原子量は39.95。第18族元素(貴ガス)、第3周期元素の一つ。
title: マディソン・ダヴェンポート
text: 太陽大気など宇宙における同位体存在比はAr:84.2%, Ar:15.8%, Ar:0.026%と、Arが多い。これは宇宙の元素合成においてアルファ反応によりアルファ粒子の整数倍の原子が多量に合成されるためである。これに対し、地球大気中のアルゴンはほとんどがカリウム40(K)の崩壊により生成されたものであるため、以下の一覧に示す通りArが圧倒的に多い。これにより、アルゴンの標準原子量は39.948(1) uとなっている。
title: ルテニウム
text: 他の全ての第8族元素は最外殻に2つの電子を持っているが、ルテニウムは1つしか持っていない(最後の電子は下の殻にある)。この例外は近くの金属であるニオブ(41)、モリブデン(42)、ロジウム(45)でも観察される。
title: インジウム
text: 右側の表の通り、自然界には質量数113のインジウムと質量数115のインジウムの2種が存在し、95%以上が質量数115のものである。この同位体は天然放射性同位体である。1つ以上の安定同位体を持つ元素の中で、天然放射性同位体が安定同位体より多く存在しているものとしてはインジウムの他にテルルとレニウムがある。
title: 遷移元素
text: 第三遷移元素は、ランタン(La)から金(Au)までの元素をいう。不完全4f殻への電子充填であるランタノイドを内部遷移元素としてさらに区別する場合がある。
title: 尚志高等学校
text: Sブロック元素とは、第1族元素(水素、アルカリ金属)、第2族元素(ベリリウム、マグネシウム及びアルカリ土類金属)及びヘリウムのこと。Sブロック元素は典型元素であり、周期ごとに2つの電子がs軌道に満たされる。ヘリウムを除いたSブロック元素は反応性が高かったり、第1族元素及び第2族元素は金属の中で融点が非常に低かったりと、似通った性質を示す。これは、電子配置の構造が同じであることによる。ちなみに、SブロックのSは英語の sharp に由来する。
title: テクネチウム
text: もっともこれは、原子番号が奇数の元素に共通の現象であり、多くはその次に安定な核種が安定同位体となっている(例えばNb やRh 、詳細は核種の一覧参照)。 ただし、「次に安定な核種」は自動的に「質量数が奇数の核種」となるため、奇数の同じ質量数を持つ核種のうちで安定核種は1つしか存在できない制約(偶数の同じ質量数を持つ核種は、安定核種が複数存在できる)を受ける事となった。中性子数54のTc は Mo に、同じく56の Tc は Ru に安定性で劣り、不安定核種となってしまった。
title: 第16族元素
text: 第16元素の単体は酸素のみ気体であり、硫黄、セレン、テルル、ポロニウムは固体である。
title: S軌道
text: s軌道のSブロックは[S-ブロック]は、周期表を含む、最も高いエネルギーが充填されているこれらの電子素子を指すIA族元素とIIA族元素、IA族元素は、水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、要素のフランシウム7種類、例えば水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムのような金属は、一般的な塩基であるので、これ水素以外6を含みますアルカリ金属として知られている要素は、IIA元素は、カルシウム、ストロンチウム、バリウムとアルカリ金属との間の希土類元素の酸化物の性質のため、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム6つの要素、としても知られているが含まれアルカリ土類金属。
title: 箇条書き
text: 項目を羅列した一つの文「元素周期表の18族(希ガス)は、ヘリウム (He) ・ネオン (Ne) ・アルゴン (Ar) ・クリプトン (Kr) ・キセノン (Xe) ・ラドン (Rn) である。」を箇条書きに直すと次のようになる。
title: セシウム
text: セシウムは地殻中に平均およそ3 ppmの濃度で存在していると見積もられており、比較的珍しい元素である。これは、全ての元素の中で45番目の存在量であり、全ての金属の中では36番目である。それでもセシウムは、アンチモンやカドミウム、スズ、タングステンのような元素よりは豊富であり、水銀や銀よりは2桁多く存在するが、セシウムと化学的に密接に関連するルビジウムはさらに30倍ほど多い。
title: 同位体
text: 同位体の表記は、核種の表記と同様に、元素名に続けて質量数を示すか、元素記号の左肩に質量を付記し、例えば炭素14あるいは C のように表される。ただし現在は水素の同位体に限り、固有の記号で表される核種もある。重水素 (H Deuterium) は D または d、三重水素 (H Tritium) は Tである。例として重水の化学式は D2O と表す。かつてはラドンの同位体に関して、ラドン220 (Rn) はトロン Tn 、ラドン219 (Rn) はアクチノン An という固有の名称および記号が与えられており、現在でも温泉科学など特定の分野で慣用的に用いることがある。
title: 貴金属
text: ルテニウム、ロジウム、パラジウム(これら3つをパラジウム類と言うことがある)、オスミウム、イリジウム、白金(これら3つは白金類と言うことがある)の6つの元素を「白金族元素」と言う。
title: 貴金属
text: 化合物をつくりにくく希少性のある金属という条件を満たす元素は、金 (Au)、銀 (Ag)、白金 (Pt)、パラジウム (Pd)、ロジウム (Rh)、イリジウム (Ir)、ルテニウム (Ru)、オスミウム (Os) 、レニウム(Re)の9つであり、これらを一般に貴金属元素という。電気化学では銀よりも単極電位の大きい元素のことであり以上の9元素と同じである。
title: ドブニウム
text: ドブニウムの化合物は4種類知られており、全て5価の化合物である。5価を取る性質はニオブやタンタルに類似している。
title: アムボレラ科
text: 窒素の同位体には、天然の窒素の大部分を占める窒素14と、窒素15が存在する。原子量が10から25までの14種類の放射性同位体と1種類の核異性体がこれまで 発見されている。これらの放射性同位体は全て短い寿命で、最も寿命の長い窒素13の半減期は9.965分である。他は全て半減期が7.15秒以下で、ほとんどは8分の5秒以下である。原子量が14以下のほとんどの同位体は炭素の同位体、原子量が15以上のほとんどの同位体は酸素の同位体に崩壊する。既知の半減期が最も短い同位体は窒素10で、半減期は約2.3マイクロ秒である。
title: 第6族元素
text: 錯体化合物まで含めると、クロムは-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5,+6の酸化数を取りうる。同様にモリブデンは-2, 0,+1,+2,+3,+4,+5,+6、タングステンは0, +2,+3,+4,+5,+6の酸化数状態をとる。中でもクロムは3価Cr(+3)の酸化状態は自由エネルギーが最も低く極めて安定あり、高次の酸化状態である6価Cr(+6)は容易に還元される(言い換えると酸化力が強い)。一方、モリブデンやタングステンはむしろ高次の酸化数状態が安定である。
title: 酸素
text: 宇宙では水素、ヘリウムに次いで3番目に多くの質量を占め、ケイ素量を10としたときの比率は2.38×10である。
title: 重水
text: 通常の水は H2O であるが、重水は水素の同位体である重水素(デューテリウム: D、H)や三重水素(トリチウム: T、H)、酸素の同位体 O や O などを含む。なお通常の水はH2Oが99.76パーセントからなるが、H2O(0.17パーセント)、H2O(0.037パーセント)、HDO(0.032パーセント)などの水もわずかながら含まれている。
title: 地球
text: 組成は地表面からの深さによって異なる。地殻に存在する元素は、酸素(質量比49.5%)とケイ素(同25.8%)が主体で、以下アルミニウム・鉄・カルシウム・ナトリウム・カリウム・マグネシウムなどの金属元素が含まれる。この元素別質量百分率はクラーク数として纏められている。ほとんどはケイ酸塩など金属酸化物の形で存在する。
title: 周期律
text: 次にナトリウムからアルゴンまでは同じように3s軌道と3p軌道に電子が入っていくことになる。そしてこれらの元素は、リチウムからネオンまでの元素の中で同じような価電子を持つ元素と類似した性質を持つことになる。例えばケイ素は価電子として3s軌道に2つ、3p軌道に2つの電子を持ち、これは2s軌道に2つ、2p軌道に2つの価電子を持つ炭素と相似であり、元素の性質も類似する。こうして元素の族ができ、周期が再現される。
title: 電子配置
text: ナトリウムやカリウムと言ったアルカリ金属は希ガスに電子を1個追加した配置になっている。電子を1個取り出して、希ガスと同じ電子配置になった方が、中性でいるよりも安定である。このため、1価の陽イオンになりやすい。同様の理由でカルシウムやストロンチウムなどのアルカリ土類金属は2価の陽イオンに、フッ素や塩素などのハロゲンは1価の陰イオンになりやすい。
title: 周期表
text: これら元素は貴ガスと呼ばれたが、原子価を示すとゼロとなる。原子量で考えるとアルゴンはカリウムとカルシウムの間に入るべきだが、原子価で見るとイオウ−塩素−カリウム−カルシウムが2−1−1−2となる点を重視して塩素とカリウムの間に入れると2−1−0−1−2となったため、貴ガスは周期表の右端に置かれるようになった。
title: 久我常通
text: しかしそれぞれの元素のs電子のイオン化エネルギー(最高酸化数のイオンを形成するためのエネルギー)と最高酸化数の化合物の安定性には必ずしも相関がないことが分かっている。 例えば15族の5価の陽イオンを形成するイオン化エネルギーの総計はヒ素>アンチモン>ビスマスの順であり、これらの中では5価の化合物が安定なのはアンチモンであるという事実に反する。 そのため、この不活性電子対効果は単純にs軌道のエネルギー準位が低いために起こっているわけではないと考えられている。
title: 酸化物
text: 酸化物(さんかぶつ、英: oxide)は、酸素とそれより電気陰性度が小さい元素からなる化合物である。酸化物中の酸素原子の酸化数は−2である。酸素は、ほとんどすべての元素と酸化物を生成する。貴ガスについては、ヘリウム (He)、ネオン (Ne) そしてアルゴン (Ar) の酸化物はいまだ知られていないが、キセノン (Xe) の酸化物(三酸化キセノン)は知られている。一部の金属の酸化物やケイ素の酸化物(ケイ酸塩)などはセラミックスとも呼ばれる。
title: 第17族元素
text: 第17族元素(だいじゅうななぞくげんそ、仏: halogèneアロジェーヌ、英: halogen ハロゲン)は周期表において第17族に属する元素の総称。フッ素・塩素・臭素・ヨウ素・アスタチン・テネシンがこれに分類される。ただしアスタチンは半減期の長いものでも数時間であるため、その化学的性質はヨウ素よりやや陽性が高いことがわかっている程度である。またテネシンは2009年にはじめて合成されており、証明ことがさらに少ない。
title: ランタノイド
text: また、ランタンとルテチウムは5d軌道に電子を持ち、かつ4f軌道が安定している(ランタンは4f電子なし、ルテチウムは4f電子が全て充填)ため、電子配置はむしろ典型的な3族元素に近く、性質も他のものとやや異なる(例えばランタンとルテチウムのイオンは共に無色である)。そのためこれらの一方または両方を除いて「ランタノイド」または「ランタニド」と呼ぶ場合もある。
title: 月の地質
text: 月面上に存在することが確認されている元素には、酸素(O)、ケイ素(Si)、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)等がある。その中でも、酸素、鉄、ケイ素の割合が多く、酸素の割合は45%と推定されている。炭素(C)と窒素(N)は、太陽風の堆積が痕跡量存在するだけである。
title: 周期律
text: 次にリチウムでは2s軌道に1つ電子が入る。リチウムは1価の陽イオンになりやすいなど、1s軌道に電子が1つだけ入っている水素と類似した性質を示す。次にベリリウムでは2s軌道に2つ電子が入る。ただしベリリウムではL殻が閉殻ではない、すなわち価電子を2つ持つため、ヘリウムとはかなり性質が異なっている。続いてホウ素からネオンまでは2p軌道に1つずつ、電子が入っていく。ネオンまでいくとL殻は閉殻となる。このリチウムからネオンまでの8個の元素によって作られる1つの周期は短周期と呼ばれる。
title: 三重水素
text: 三重水素は、その質量が軽水素の約3倍、二重水素の約1.5倍と差が大きいことから、物理的性質も大きく異なる。一方、化学的性質は最外殻電子の数(水素の場合は1)によって決まる要素が大きいため、三重水素の化学的性質は軽水素や重水素とほぼ同じであることが多い(「同位体効果」も参照)。
title: 元素構成比
text: ヒトで必須性が認められている、微量元素、超微量元素を、必須微量元素と呼ぶ。以下の10元素が必須微量元素であるとされている。 鉄、亜鉛、マンガン、銅、セレン、ヨウ素、モリブデン、ホウ素、クロム、コバルト
title: 第5族元素
text: 第5族元素(だいごぞくげんそ)は、周期表において第5族に属する元素の総称であり、バナジウム、ニオブ、タンタル、ドブニウムからなる。バナジウム、ニオブ、タンタルはバナジウム族元素と呼ばれることもある。
title: 太陽系の元素組成
text: 原子番号が偶数の元素は、一般的に前後の奇数の元素より多量に存在する。これは、Oddo=Harkinsの法則(英語版)と呼ばれ、原子核の安定性による。他の元素を引き離して多量に存在する元素は、水素、ヘリウム、炭素、窒素、酸素、ネオン、マグネシウム、ケイ素、硫黄および鉄の10元素であるが、水素およびヘリウムは特に多い。これは、元素合成の過程が大いに影響し、核融合反応や、トリプルアルファ反応、アルファ粒子過程で4の倍数の質量数を持つ原子核が多量に生成され、核子1個当たりの結合エネルギーによる質量欠損が最も大きい鉄56あたりで止まるためである。
title: モーズリーの法則
text: 歴史的な周期表では原子の「重さ」が軽い順に並べられていたが、いくつかの有名なケースにおいては、2つの元素の物理的特性から重い方が軽い方よりも先に置かれるべきであることが提案されていた。例えば、コバルトの原子量は58.9、ニッケルは58.7である。
title: カリウム
text: カリウムには24種類の同位体が存在することが知られている。これらのうち、自然に産出するものはカリウム39(93.3パーセント)、カリウム40(0.0117パーセント)、カリウム41(6.7パーセント)の3つである。
title: 酸素
text: かつては酸素を16として原子量を定義していたが、物理学ではOの原子量を16としたのに対して、化学においては安定核種の平均原子量を16と置く定義の差があったことから、酸素の同位体の存在が判明して以降混乱が起こり、1961年に炭素12を基準とするように置き換えられた。
title: 太陽系の元素組成
text: 地球型惑星では岩石質ゆえ、カリウム40のβ+崩壊によるアルゴン40、ウランやトリウムなどのα崩壊により生じたヘリウム4が蓄積している。このため、地球上におけるヘリウムやアルゴンと、太陽系全体のヘリウムやアルゴンの同位体比との間には相違が見られる。太陽系全体では構成元素は水素やヘリウムを主成分とし、岩石を構成する元素の比率が圧倒的に小さいためである。その他の希ガス元素でも多少の変動が見られる。
title: 単核種元素
text: 単核種元素に似た概念にモノアイソトピック元素というものがある。これは、天然に存在する安定核種がただ一つである元素のことである。つまり放射性元素であるビスマス、トリウム、プロトアクチニウムはモノアイソトピック元素には含まれない。逆に、天然に存在する核種が複数であっても、そのうち安定核種がただ一つであればモノアイソトピック元素である。モノアイソトピック元素であるが単核種元素でない元素の中のうち、インジウムとレニウムは安定核種よりも長寿命放射性核種のほうが天然存在比が大きい。
title: ランタノイド
text: ランタノイド (英: lanthanoid) とは、原子番号57から71、すなわちランタンからルテチウムまでの15の元素の総称である。
title: 水素の同位体
text: Hは自然界に最も多く存在する水素の同位体で、その存在度は99%以上である。この同位体は、重水素や三重水素などと対比して、しばしば軽水素と呼ばれる。原子核が陽子(プロトン)1つのみで構成されていることから、プロチウム (protium) とも呼ばれるが、この名前はめったに使用されない。
title: 毛馬内政次
text: III-V族化合物(さんごぞくかごうぶつ)は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウムなどの周期表III族(13族)元素と、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、ビスマスなどのV族(15族)元素との化合物の総称である。
title: 酸化数
text: なお便宜的に化合物中の水素の酸化数を+I、酸素の酸化数を−IIと定義して、酸化数を計算することも行われている。しかし水素より電気陰性度の大きい元素は炭素・窒素・酸素・フッ素・硫黄・塩素・セレン・臭素・ヨウ素に限られるので、それ以外の元素の水素化物に水素の酸化数を+Iとする定義は適用できない。同様に酸素同士の結合がある過酸化物、酸素より電気陰性度の大きいフッ素との化合物では酸素の酸化数を−IIとする定義は適用できない。
title: 第16族元素
text: 第16族元素(だいじゅうろくぞくげんそ)は周期表において第16族に属する元素の総称。酸素・硫黄・セレン・テルル・ポロニウム・リバモリウムがこれに分類される。酸素族元素、カルコゲン(英: chalcogen)とも呼ばれる。
title: イットリウム
text: イットリウムは、周期表中で近くに位置する元素よりも、ランタノイドに性質が似ている。もし物理的性質だけに着目すれば、イットリウムの原子番号は64.5-67.5に相当する。この値はガドリニウムとエルビウムの中間である。しかし、イットリウムの密度が4.47 g/cmであるのに対してルテチウムが9.84 g/cm、ジスプロシウムが8.56 g/cmであるように、イットリウムはほかのランタノイドより密度が低く、物理的性質の相違もある。
title: グレン・シーボーグ
text: 加速器を用いて多くの新元素を発見したことで知られる。アクチニウムに始まる元素を「アクチノイド系列」と命名し、この系列に属する元素の大半、すなわちプルトニウム(原子番号94)、アメリシウム(95)、キュリウム(96)、バークリウム(97)、カリホルニウム(98)、アインスタイニウム(99)、フェルミウム(100)、メンデレビウム(101)、ノーベリウム(102)、ローレンシウム(103)の発見に寄与した。
title: 原子
text: 複数の同位体を含む元素では、整数値からさらに離れた値を取る場合がある。これは多くの元素では質量数の異なる原子(同位体)が存在し、その存在比率もまちまちなためである。例えば、Cの原子量が厳密に12であるのに対し炭素の原子量は12.011であるが、これは炭素にはCの他に少量のC(更にごく少量のC)が含まれているためである。原子量の概数は計算によって求めることができ、例えば塩素の原子量は35.453であるが、この場合Clの存在比が約76%、Clの存在比が24%となっているため、35×0.76+37×0.24という計算によって概数(35.48となり誤差は約0.1%)が求まる。
title: ランタン
text: ランタンはランタン系列(ランタノイド)のプロトタイプとなる最初の元素である。周期表では、アルカリ土類金属であるバリウムの右、ランタノイドのセリウムの左に位置する。ランタンは、軽い同族体のスカンジウム、イットリウムや重い放射性のアクチノイドとともに第3族元素と考えられているが、この分類は議論されることもある。スカンジウム、イットリウムやアクチニウム同様、ランタン原子の57個の電子は[Xe]5d6sという配置になっており、3つの価電子が貴ガス中心の外側にある。化学反応においては、ほとんどの場合酸化数+3を形成するために5dおよび6s亜殻からこれら3つの価電子を放出し、貴ガスであるキセノンの安定配置を達成する。いくつかのランタン(II)化合物も知られてはいるが、ずっと安定性が低い。
title: アクチノイド
text: アクチノイドは、5f軌道の電子が詰まり(占有され)始める元素のシリーズで、4f軌道が詰まり始めるランタノイドと化学的性質が類似する。ただし電子の詰まり方はランタノイドとはやや異なり、アメリシウムより軽い方の元素では6d軌道にも電子が入り込む。そのため、ランタノイド及びアメリシウムより重いアクチノイドでは典型的な原子価が3価であるのに対して、アメリシウムより軽い方では3-6価の原子価を取る。またローレンシウムで5f軌道を充填した次の電子は、ルテチウムと異なり6d軌道ではなく7p軌道に入る。この理由はよくわかっていない。
title: 第4族元素
text: これら4族元素に属する3元素は、酸化数が+4の状態が最も安定である。チタンは条件により低酸化数状態(+3)をとり得るが、ジルコニウム、ハフニウムが酸化数+4以下の状態を取ることは稀である。
title: 重水素
text: 地球上の水素全体の中での存在割合は、軽水素が99.985%、二重水素が0.015%である。三重水素の割合はごく僅かである。
title: ランタノイド
text: ランタノイドは、4f軌道の電子が詰まり(占有され)始める元素のブロック(fブロック元素)で、セリウムから順に4f軌道に電子が1個ずつ詰まっていき、イッテルビウムで4f軌道が14個の電子に占有されて全て埋まる。この過程において最外殻である5d軌道と6s軌道の電子の詰まり方があまり変わらないため、ランタノイドの各元素は性質がよく似ており、このためランタノイドのほとんどは安定な原子価として3価をとる。ただし一部の化合物においては2価や4価でも準安定となる場合があり、特にセリウムは4価、ユウロピウムは2価をも安定してとる。
title: ウィーン標準平均海水
text: たとえば海水中のO(酸素の一般的な同位体で陽子8個と中性子8個からなる)はO(中性子が1個多い)より約2632倍多い。
title: 超ウラン元素
text: 原子番号が1〜92の元素は、4つの元素(43-テクネチウム、61-プロメチウム、85-アスタチン、87-フランシウム)を除いて、自然界には比較的豊富に存在する。
title: 第15族元素
text: 15族は窒素族とも呼ばれるが、特にプニクトゲンと呼ぶ場合は窒素(N)を除外する。これは窒素が非金属であるのに対し、他の元素(P、As、Sb、Bi)は半金属元素であり特性が異なるためである。
title: 不純物半導体
text: N型とP型のどちらになるかは、不純物元素の原子価、その不純物によって置換される半導体の原子価によって決まる。 例えば原子価が4であるケイ素にドーピングする場合、原子価が5であるヒ素やリンをドーピングした場合がN型半導体、原子価が3であるホウ素やアルミニウムをドーピングした場合がP型半導体になる。
title: 周期表
text: 周期表には118個の元素が表示されており、これらすべてに正式な元素名がつけられている。ただし、原子番号82の鉛までが安定な元素である(原子番号83のビスマスの同位体は全て放射性と判明)。
title: 第13族元素
text: 土類金属(アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム)は3価の陽イオンを形成するが、タリウムのみが1価の陽イオンが3価より安定であることが特徴的である。
title: 微量元素
text: 一般的には、主要元素は、地殻中の元素の存在度でいうところの上位に位置する、酸素、ケイ素、アルミニウム、鉄、カルシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、チタン、マンガン、リン(これに非金属元素である炭素、水素、窒素、塩素、硫黄を含める場合もある)を指し、これら以外の岩石中の成分を微量元素とすることが多い。
title: 元素の周期
text: この周期では、第6周期元素と同様のブロック元素が属する。第7周期におけるfブロック元素をアクチノイドと呼ぶ。この周期の全ての元素には安定同位体が存在しない。なお天然に豊富に存在する元素はウラン(原子番号92)までで、ネプツニウム(原子番号93)とプルトニウム(原子番号94)がウラン鉱石中にわずかに確認されている。アメリシウム以降の確認された元素はすべて人工実験により得られている。安定同位体が得られないために、化学的な性質を調べることが困難となっている。
title: 元素
text: また中性子捕獲による元素合成では、原子核に存在する数によって安定する中性子の魔法数が影響を及ぼす。これは中性子数が50, 82, 126等になると、さらに中性子を捕獲して原子量を高める反応が鈍くなるもので、結果的にこれらの中性子数を持つストロンチウム(陽子:中性子=38:50)、バリウム(56:82)、鉛(82:126)元素が比較的多くなる。
title: 四酸化キセノン
text: 四酸化キセノンではキセノンの酸化数は+8、酸素は-2となっている。酸素は、キセノンの酸化数を最高値の+8へ上げられる唯一の元素である。立体障害のため、フッ素だけでは六フッ化キセノンの+6までにしかキセノンの酸化数をとらせられない。
title: 第18族元素
text: ハロゲン化物としては、キセノンあるいはクリプトンのフッ化物が知られている。2000年にはアルゴンの安定な化合物、アルゴンフッ素水素化物(HArF) も報告された。
title: リチウム
text: リチウムの化学的性質は、ほかのアルカリ金属元素よりもむしろアルカリ土類金属元素に類似している。酸化還元電位は全元素中でもっとも低い。リチウムには2つの安定同位体および8つの放射性同位体があり、天然に存在するリチウムは安定同位体であるLiおよびLiからなっている。これらのリチウムの安定同位体は、中性子の衝突などによる核分裂反応を起こしやすいため恒星中で消費されやすく、原子番号の近いほかの元素と比較して存在量は著しく小さい。
title: ホウ素
text: ホウ素は原子番号の小さな元素であるにもかかわらず、宇宙においては存在度が著しく低い元素であり、その存在度は1982年のAndersおよびEbiharaらの報告でケイ素原子1×10個に対して21個と見積もられている(ヘリウムで2.8×10、鉄で9.0×10)。宇宙におけるホウ素の存在度が著しく低いのは、ビッグバン原子核合成や恒星内元素合成ではリチウム原子がヘリウム原子と核融合してホウ素原子を形成するよりも早く、リチウム原子が水素原子により核分裂してヘリウム原子に分解してしまい、ホウ素原子がほとんど合成されないことに起因する。自然に存在するホウ素の同位体比から、太陽系に存在しているホウ素は宇宙線による核破砕および超新星爆発時に起こるニュートリノ反応の2つの核合成経路によって生成したものと考えられている。
title: マディソン・ダヴェンポート
text: アルゴンの同位体(アルゴンのどういたい)は25種類が知られており、そのうちAr、Ar、Arの3種類が安定同位体となっている。
title: タンタル
text: タンタルの宇宙における存在度は重量比では0.08 ppb程度、原子数では全原子数の8×10パーセント程度とされ、原子数では安定元素として宇宙でもっとも希少である。宇宙において鉄より重い元素のほとんどは、超新星爆発や恒星内部での中性子捕獲反応によって生成される。中性子捕獲による元素生成では、鉄が中性子捕獲により質量数が大きな鉄の同位体になり、ベータ崩壊によって原子番号の1つ大きな元素となる反応を繰り返して、各種の同位体が生成されるが、中性子捕獲やベータ崩壊の起きやすさによって、どの同位体が多くなるかが決定され、この結果タンタルは希少なものとなっている。
title: 周期表
text: ところが貴ガスにおいてキセノンの下に続く元素はラドン(同86)であり、差分は32に増える。これを1元素1マスを使い表示した拡張周期表という形式もあるが、一般的なレイアウトでは原子番号57-71までをランタノイド、89-103までをアクチノイドとして纏めて切り離し、欄外に表示する。結果この周期表は縦18列、横7段、欄外2行の枠組みで構成される。この形式はスイスのアルフレッド・ベルナーが1905年に提唱したもので、現在でも国際的な標準となっている。
title: 太陽系の元素組成
text: 原子番号が30番以下の元素の存在度は、概ね原子番号の増加に伴い、指数関数的な減少を見せる。但し、3番のリチウムから5番のホウ素は著しく少なくなっている。
title: ニオブ
text: ニオブは、原子番号が1つ小さいジルコニウムに比べるとわずかに陽性度が小さくよりコンパクトであるが、一方重いタンタルと比べると、ランタノイド収縮の結果ほとんど同じ大きさである。結果として、ニオブの化学的特性は、周期表上でニオブの直下にあるタンタルととてもよく似ている。ニオブの腐食耐性はタンタルほど優れているわけではないが、価格が安く豊富に入手可能であることから、化学工場におけるタンクの内張りなど、あまり厳しい要求ではない用途にはニオブが向いている。
title: 窒素15
text: 窒素15は、天然に存在する窒素の安定同位体の一つで、地球上の全窒素の0.364%を占める。陽子7個と中性子8個から構成される。
title: 元素
text: 古代から知られていた単体の種類は貴金属や炭素など11に過ぎなかったが、17世紀以降には実験を通じて様々な単体が得られ、その数に応じて発見された元素の個数は増えた。17世紀にはリンなど3種、18世紀には水素や酸素からウランを含む13種、19世紀には56種の元素が見つかった。20世紀には自然界に存在する元素の残り5種類に加え、人工放射性元素が15種類合成された。
title: 半金属
text: 一般的にはホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルルの6元素が半金属とされ、セレン、ポロニウム、アスタチンの3元素がしばしば加えられる。炭素やリンなどは通常半金属とはされないものの、その同素体にはグラファイトや黒リンのような半金属性を有しているものが存在する。これらの半金属元素は周期表上において、おおよそホウ素からポロニウムまでを繋ぐライン上に現れるが、その境界線の引き方にもまた多くの議論がある。
title: 同位体効果
text: 前者を質量効果といい、物理的・化学的性質が異なり、原子番号が小さい同位体ほど顕著になり、水素の同位体である重水素やトリチウムで最大となる。
title: メタン
text: 産出するガスは起源によって同位体比と C1/(C2 + C3)(C1:メタン、C2:エタン、C3:プロパン)で求められる炭化水素比、含有する微量ガス比が異なり、組成を分析することで起源を知ることが可能である。天然のメタンを構成する炭素 C と C の同位体比は、98.9 : 1.1 とされ、起源有機物の同位体比、原油の熟成度、微生物分解の要因によって決定される。また微量ガスは、ヘリウムの同位体比(He/He)、窒素(N)・アルゴン(Ar)比など分析することで詳細に判別することが出来るとされている。
title: 液体金属
text: 室温では、ほとんどの金属が固体金属となるが、室温付近で液体になる金属として、-38.8°C(234.3 K、-37.9°F)以上で融解する水銀(元素記号:Hg)のほか、融点が28.5°C(83.3°F)のセシウム (Cs)、39°C (102°F)のルビジウム (Rb)、30°C (86°F)のガリウム (Ga) の4種類がある。
title: 周期律
text: 亜鉛までは3d軌道が占有されていく。ガリウムになると次に4p軌道が占有される。ガリウムでは価電子は4s軌道の電子2つ、3d軌道の電子10個、4p軌道の電子1つということになるが、3d軌道の電子は完全に占有されてしまうとエネルギーが低下し価電子としての働きが弱くなる性質がある。そのためガリウムの価電子の配置は実質的にアルミニウムと相似と考えて良く、同じ族に入ることになる。そして順に4p軌道が占有されていき、クリプトンで再び閉殻となる。カリウムからクリプトンまでの18個の元素によって作られる1つの周期は長周期と呼ばれる。
title: 重水素
text: なお、重水素(H)と三重水素(H)の両方を併せて、重水素(heavy hydrogen)と呼ぶこともあるので、三重水素(H)と区別するために、(H)を二重水素と呼ぶこともある。三重水素は、存在比がごく僅かであり、時間が経つとヘリウム3(He)に変わる放射性同位体であり、この三重水素を含めずに安定同位体である二重水素のみを指して「重水素」(deuterium)と呼ぶ場合が多い。
title: 炭素12
text: 炭素12(たんそ12、Carbon-12、C)は、炭素全体の約98.89%と最も豊富に存在する炭素の安定同位体である。6個の陽子と6個の中性子、6個の電子から構成される。
title: 元素合成
text: ヘリウム4が2つ集まるとベリリウム8が合成されるが、これは不安定であり、すぐに崩壊してしまう。しかしながら、恒星内部にヘリウム4が蓄積され、十分大きな密度と温度になると、ベリリウム8が崩壊するまでのわずかな間にヘリウム4が融合して炭素12が合成される(トリプルアルファ反応)。この炭素12は安定である。炭素12とヘリウム4の融合は酸素16を、酸素16同士の融合はケイ素28とヘリウム4を合成する。このように炭素12の合成により、その後の核反応プロセスが続いていくことが可能になる。恒星の内部ではこれ以外にも幾つかの過程を経て鉄56までの軽い核種が出来る。鉄56とケイ素28は全核種の中で最も安定な核種であり、恒星の内部ではこれ以上に重い核種は合成されない。