クイズ問題: 原子番号1の元素は「水素」ですが、10番の元素は何でしょう?
答え: ネオン

関連するWikipedia記事の抜粋:
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: 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: 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: 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: 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: 冥王星
text: 原子番号92番、93番、94番の元素はウラン(英: uranium)、ネプツニウム(英: neptunium)、プルトニウム(英: plutonium)と名付けられており、これはそれぞれ天王星(英: Uranus)、海王星(英: Neptune)、冥王星(英: Pluto)から取ったものである。
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: 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: 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: 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: 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: 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: リチウム
text: リチウムは水素、ヘリウムとともにビッグバンによって合成された初めの元素のひとつであるが、リチウムおよびベリリウムとホウ素はほかの近い原子番号の元素と比較してその存在量は著しく小さい。これは、リチウムが低温で核反応を起こすため消費されやすく、かつリチウムが生成されるような核反応が少ないことの結果である。
title: 太陽系の元素組成
text: 半減期が概ね10年オーダーより短い放射性同位体は、地球および太陽系の年代である46億年の間に殆どが崩壊して失われるため、存在しない。安定同位体の存在しないテクネチウムやプロメチウムは、痕跡量しか存在しない。また、原子番号84番のポロニウムから89番のアクチニウムまでおよび91番のプロトアクチニウムは、半減期の短い同位体しか存在しないが、ウランやトリウムの放射性壊変系列において定常的に生成するために、極微量が存在する。
title: 元素の周期
text: この周期ではsブロック元素の第1族元素の水素と、第18族元素のヘリウムが属する。ヘリウムもsブロック元素に含める。すべて典型元素である。
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: 元素合成
text: 宇宙の初期において存在した原子は中性水素(軽水素)(H)の原子核-単体の陽子-と単体の中性子だけである。宇宙が十分に冷えてくると陽子と中性子が衝突して重水素(H)が作られるようになる。重水素に中性子が捕獲されると三重水素(H)、もしくは三重水素がベータ崩壊してヘリウム3(He)となる。さらに中性子を捕獲してヘリウム4(He)までは簡単に作られる。この中で中性水素が最も安定であり、またヘリウム4も安定であるので、この2つの核種が蓄積する。質量数5の安定な核種は存在しないので宇宙の初期における原子核合成はこれ以上進まない。ごく少数この先のリチウム7(Li)やベリリウム7(Be)が作られるが、質量数8の安定な核種は存在しないので、これ以上進むことはまずない。
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: 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: 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: 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: 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: 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: 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: 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: 水素原子
text: 最も豊富な同位体である水素1、プロティウム、軽水素は、中性子を含まない。一方、重水素や三重水素等の他の水素の同位体は、1つかそれ以上の中性子を含む。下記の式は、3つ全ての同位体に対して適用できるが、同位体ごとに若干異なるリュードベリ定数を用いる必要がある。
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: 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: 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: 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: 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。
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: 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: 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: 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: ヘリウム
text: それだけではなく、人工的に作られた同位体としては、ヘリウム6、ヘリウム8、ヘリウム10などがある。
title: ヘリウム
text: 天然に存在するヘリウムの同位体には、陽子2つと中性子1つからなる「ヘリウム3」と、陽子2つと中性子2つからなる「ヘリウム4」の2種類がある。ヘリウム3は、地球の大気中においてはヘリウム4に対して100万分の1の量しか存在しないため、原子炉で生成されたものが利用される。原子炉内でリチウム6に中性子を照射すると三重水素とヘリウム4ができ、この三重水素がベータ崩壊(半減期12.5年)してヘリウム3となる。
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: 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: 三重水素
text: 三重水素(さんじゅうすいそ)またはトリチウム(英: tritium、元素記号: T)は、質量数が3である水素の同位体、すなわち陽子1つと中性子2つから構成される核種であり、半減期12.32年でHeへとβ崩壊する放射性同位体である。
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: ニホニウム
text: 原子核の安定性は最も重い原生核種(英語版)を持つプルトニウム以降の原子番号では急激に低下し、原子番号102以上の核種は Db を除いてすべて半減期が1日未満となっている。にもかかわらず、原子番号110のダームスタチウムから114のフレロビウムまでの間では安定性がわずかに上がる現象が見られる。はっきりとした理由は未だに解明されていないものの、この概念は核物理学において魔法数と呼ばれる法則に基づく「安定の島」として知られており、カリフォルニア大学のグレン・シーボーグ教授によって、超重元素が予想よりも長い原子番号・質量数の範囲に渡って存在していることを説明するために提唱されたものである。
title: 炭素14
text: 炭素の内の0.00000000012%を占め、原子核は6個の陽子と8個の中性子からなる(なお、炭素の大部分(98.9%)を占める炭素12は6個の陽子と6個の中性子、1.1%を占める炭素13は6個の陽子と7個の中性子からなる。)。1940年2月27日にMartin KamenとSam Rubenによって発見された。
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: 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: 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: プロメチウム
text: プロメチウムには安定同位体が存在せず、全ての同位体が放射性である。このように放射性同位体しかない元素(放射性元素)は、他にはテクネチウムとビスマス以降の元素がある。
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: プルトニウム
text: 原子番号92のウラン、93のネプツニウムがそれぞれ太陽系の惑星の天王星、海王星に因んで命名されていたため、これに倣って当時海王星の次の惑星と考えられていた冥王星 pluto から命名された。発見者のグレン・シーボーグは冗談で元素記号に Pu を選んだ。子供が臭いときに叫ぶPee-Yoo!を連想するからだが、特に問題にならずに周期表に採用された。
title: 元素の周期
text: この周期では、第5周期元素までのブロック元素に、fブロック元素が加わる。第6周期におけるfブロック元素をランタノイドと呼ぶ。プロメシウム(原子番号61)とビスマス(原子番号83)以降の元素では安定同位体が存在しない。
title: 重水素
text: 原子核が陽子1つと中性子2つとで構成される水素(H)は三重水素またはトリチウムと呼ばれる。重水素、三重水素に対して普通の水素(原子核が陽子1つのもの)は軽水素(H)と呼ばれる。
title: 太陽神
text: 天然に存在するウランは3つの主要な同位体からなる。ウラン238 (99.28% 天然存在比)、ウラン235 (0.71%)、ウラン234 (0.0054%)である。同位体は3つとも放射性であり、娘核種もまた放射性同位体である。もっとも安定なウラン238では半減期 4.51×10 年(地球の年齢に近い)であり、ウラン235は7.13×10 年、ウラン234は2.48×10 年である。
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: 炭素13
text: 炭素13(たんそ13、C)は、天然に存在する炭素の安定同位体で、環境同位体の1つである。地球上の全炭素の約1.1%を占める。6個の陽子と7個の中性子から構成される。
title: Fブロック元素
text: ランタンはf軌道が空でルテチウムはf軌道が満たされており、ともにDブロック元素のような性質を持つ。アクチニウムとローレンシウムの関係も同様である。これらの元素をDブロックとFブロックのどちらに含めるかには議論がある。周期表では紙面の都合もあってこれらを全てFブロック元素のように扱うことが多い。
title: ゴッターニ!
text: 天然には存在しない4つの元素(テクネチウム、プロメチウム、アスタチン、フランシウム)と、超ウラン元素はほぼすべて人工放射性元素であり、広義では人工の放射性同位体も含む。これらは半減期の短い放射性元素であるため、自然界には極めて僅かしか存在が確認されない。通常は、原子核に高いエネルギーを持たせた荷電粒子や、γ線、中性子などをぶつけて合成する。
title: チューブ・アロイズ
text: これらの新しい発見は1940年バークレー放射線研究所のエドウィン・マクミランとフィリップ・アベルソンによる研究でも検証された。ケンブリッジのチームのケンマー博士は、新しい元素たちに太陽系の天王星(Uranus、原子番号92のウランに対応)より遠い惑星である海王星(Neptune)と冥王星(Pluto)から、93番目の元素をネプツニウム(neptunium)、94番目の元素をプルトニウム(plutonium)と名づけた。偶然にもアメリカ人たちも同じ名前を提案した。その後、1941年に最初のプルトニウムの最初のサンプルの作成と検証がグレン・シーボーグにより行われた。彼は原子炉でなくサイクロトロンを使用した。
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: 核融合エネルギー
text: 本来、原子核の安定度は鉄を中心に、軽い小さな原子核は融合する事でより重く大きく、反対に重く大きい原子核は分裂する事で軽く小さくなったほうが自身の持つエネルギーが少なくて済むので安定となる。原子力発電のような核分裂反応は、ウランのように特に重い元素を利用している。核融合反応では反対に小さく軽い原子核を持つ水素やヘリウム、そしてその同位体である重水素や三重水素、ヘリウム3を利用する。しかしヘリウム3は地球上にほとんど存在しないため、入手が難しい。
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: 三重水素
text: 三重水素は歴史的経緯から固有の名称が与えられている。三重水素にはトリチウム(英: tritium、元素記号: T)という別名がつけられており、独自の元素記号も設定されている。これはギリシャ語で「三番目」を意味するτρίτος(trítosトリトス)に由来する。T という元素記号は三重水素という水素の同位体に対して特別に割り当てられた元素記号である。このようにある元素の同位体に対して特別な元素記号が与えられているものとしては、他には二重水素に対する D やトロン(ラドン220)に対する Tn などがある。
title: ワシントン・ルイス
text: 酸素16(さんそ16、O)は酸素の安定同位体である。原子核に8個の中性子と8個の陽子を持つ。質量は7001159949146195600♠15.99491461956 uである。酸素16は最も豊富に存在する酸素の同位体であり、酸素の天然存在度の99.762%を占める。酸素16の相対的、絶対的存在度が高い理由は、恒星進化の主要産物であること、そして原生核種であることである。これは、酸素16が最初はもっぱら水素によって作られた恒星によって作られうることを意味する。ほとんどのOは恒星におけるヘリウム核融合反応の最後に合成される。トリプルアルファ反応ではCが作られ、CはさらにHeを捕まえてOが作られる。ネオン燃焼過程でもOが作られる。
title: 周期表
text: しかし周期表は長方形ではなく、中央に谷間があるおおまかな凹型をしている。これは周期律が示す元素の近似的な性質が必ずしも同じ原子番号の整数倍で現れない現象を反映しているためである。周期表において右端にある原子番号2のヘリウムと近い性質を持つ元素の仲間(族という)では、次に現れる元素は原子番号10のネオンであり、その次はアルゴン(元素番号18)となる。ここまでは原子番号数の差分はいずれも8だが、続く仲間はクリプトン(同36)、キセノン(同54)と、増分は18に増える。上に示された一般的なレイアウトの周期表では、この18で一巡し貴ガスで改行する法則を採り、縦方向でまとまる元素の族を1 - 18族という名称で設定する。このためヘリウムやネオンがある行では途中に空白が生じ、結果として周期表は凹型となる。
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: 炭素12
text: 1961年に正式に、炭素12は全ての原子核の質量の標準になるものとして酸素と置き換わった。。
title: カルシウムの同位体
text: CaとCaは、その半減期が長いため、現在の地球でも存在している放射性同位体である。このうちCaは、陽子が20しかないのにもかかわらず中性子過剰数が8もあるが、その割に半減期は長く、約430京年と極端に安定している。また、CaとCaとでは、圧倒的にCaの方が多く存在している。このことは、Caが陽子20個に中性子26個と魔法数を1つしか持っていないのに対して、Caは陽子20個に中性子28個と魔法数を2つ、つまり二重魔法数となっているからであると一般に説明されている。
title: アルファ反応
text: アルファ元素(またはアルファ反応元素)とは、最も存在比の大きな同位体がヘリウムの原子核(アルファ粒子)の整数倍である元素である。アルファ元素はZが22以下である:(C, N), O, Ne, Mg, Si, S, Ar, Ca, Ti。これらの元素はII型超新星にいたる前のケイ素燃焼においてアルファ捕獲によって合成される。ケイ素とカルシウムは純粋なアルファ元素である。マグネシウムは陽子捕獲反応によっても燃焼する。酸素に関しては、アルファ元素に含める著者もいるが、含めない著者もいる。酸素は金属量の低い種族IIの恒星ではアルファ元素である。酸素はII型超新星で生産され、酸素の増大は他のアルファ元素の増大と強い相間がある。CやNも核のアルファ捕獲反応で合成されるため、アルファ元素に含める場合がある。
title: レーザー核融合
text: Dは重水素 (Deuterium)、Tは三重水素 (Tritium)、nは中性子、αはアルファ粒子(ヘリウム原子核)である。
title: 元素
text: 宇宙の元素構成比は、宇宙論により推定され、隕石分析や星の光のフラウンホーファー線解析および宇宙線調査など天文学的観測により裏付けられる。ただし宇宙の大きさが確定していない現在では、各元素の絶対量を決定できず、存在比のみが推計されている。これは1956年にスース・ユーリー図表として発表され、1968年にデータの更新を受けている。これによると、ビッグバンで生成された水素に次いでヘリウムの存在比が多く、それに比べてリチウム、ベリリウム、ホウ素の比率は極端に低い。炭素以下はほぼ原子番号の増加とともに比率が下がってゆく傾向を持つが、特徴的な部分は原子番号偶数の元素が隣り合う奇数の元素よりも存在比が多いところにある。
title: ウンビビウム
text: 核の安定性は、最も重い原始元素であるプルトニウムの後の原子番号において増加とともに大きく下がるため、101より大きい原子番号を持つ全ての同位体はドブニウム268を除き1日未満の半減期で放射性崩壊する。原子番号が82を超える(鉛以降)元素には安定同位体がない。それにもかかわらず、まだ十分に理解されていない理由により、原子番号110–114の周辺にわずかに核の安定性があり、核物理学で安定の島として知られるものが現れる。カリフォルニア大学教授グレン・シーボーグにより提案されたこの概念は、超重元素が予測より長く続く理由を説明している。
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: アクチノイド
text: 全て放射性元素で半減期が短いものが多い。トリウムとウランには半減期が数億年以上の長命な同位体が存在するためにまとまった量が天然に存在するが、他の元素は天然には全くないか、ごく僅かしか存在せず、ほとんどが人工的に作られたものである。特にウランより重いネプツニウム以降の元素のことを超ウラン元素といい、ほぼ自然界には存在しない。このため物理的、化学的性質の詳細はとりわけ不明な部分が多い。
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: 原子核
text: 全ての核種の中で最も安定な原子核は、ニッケルの同位体の1つニッケル62(陽子28個、中性子34個)の原子核である。
title: フランシウム
text: フランシウムは自然に産出する元素の中で最も不安定な元素である。最も長い半減期を持つフランシウム223でも半減期が22分しかないため、秤量可能な量の単体金属及び化合物として取り出すことがほとんどできない。よってフランシウムの化学的、物理的性質は実験結果として求められた実際の数値は少なく、理論的な推定値が大半を占める。対照的に、自然に産出する元素の中で2番目に不安定な元素であるアスタチンの最大の半減期は8.5時間である。フランシウムの全ての同位体は崩壊してアスタチン、ラジウムもしくはラドンとなる。Frは半減期がわずか3.5ナノ秒しかなく、原子番号105(ドブニウム)までの合成された元素の内、最も不安定なものである。単体は銀白色の金属と推定されている。また、フランシウムは高度に放射性である。
title: 元素の周期
text: この周期では、第4周期と同様のブロック元素が属する。テクネチウム(原子番号43)には安定同位体が存在しない。パラジウム(原子番号46)は、第5周期に属するが5s軌道電子を持たない。
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: 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: 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: 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: 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: ミス・ユニバース2012
text: 例えば、宇宙物理学では、水素 (H) とヘリウム (He) より重い元素をさす場合や、炭素以上をさす場合などがある。惑星の元素の起源など超新星関連の研究などで用いられる。金属量の計算の際はヘリウムよりも重い元素を重元素もしくは金属として扱う、
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: 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: 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: 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: 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: ネオン
text: Ne、Ne、Neの3種類の安定同位体の存在が知られている。ちなみに地球では、これらのうちNeが約9割を占めていて、Neが1割弱、Neはごくわずかである。
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: 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: ヘリウムの同位体
text: ヘリウム2(ジプロトン)は、ヘリウムの仮想的な同位体で、計算上は強い相互作用がもう2%大きかったら存在することができる。
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: 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: 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: 炭素の同位体
text: 炭素の同位体には、炭素8から炭素22まで15種類が知られており、そのうち2種類(炭素12と炭素13)が安定である。長寿命の放射性同位体である炭素14の半減期は5700年である。これは天然でみられる唯一の炭素の放射性同位体で、宇宙線との相互作用によるN + n → C + Hという反応で、痕跡量が生成している。最も安定な人工放射性同位体は炭素11で、半減期は20.334分である。その他の全ての放射性同位体の半減期は20秒以下であり、ほとんどが200ミリ秒以下である。最も不安定な同位体は炭素8で、半減期は10×10秒である。天然の存在量の平均をとった、炭素の標準原子量は、12.0107(8) uである。
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: 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: キュリウム
text: キュリウムには19の同位体が存在する。しかし安定同位体は存在せず、すべてが放射性である。さらにキュリウムには四つの核異性体が存在する。質量範囲は233から252まで。最も半減期が長いのはキュリウム247で1560万年の半減期を持つ。その他にも、34000年の半減期を持つキュリウム248、9000年の半減期を持つキュリウム250、8500年の半減期を持つキュリウム245などが比較的安定している。
title: 崩壊系列
text: 自然界で見られるものは、これら系列(ファミリー)のうち主に3種類であり、トリウム系列、ウラン系列(ラジウム系列)、アクチニウム系列と呼ばれる。これらは4つの系列のうちの3つであり、鉛の異なる3種類の安定同位体に至って崩壊を終える。各同位体の質量数は、それぞれ「4n」、「4n+2」、「4n+3」と表現できる。長寿命の開始同位体 Th, U および U の3核種は地球の形成時から存在し、Pu 前駆体(precursor)も地球上にごく微量ながら見られてきた。.
title: プロメチウム
text: 1902年にチェコの化学者ブラウナー(Bohuslav Brauner)がネオジムとサマリウムの間の原子量の差が当時知られていた全ランタノイド中最大であることを発見し、この2元素の間に両者の中間的な性質を持った未発見の新元素がある可能性を示唆した。 1913年に英国の物理学者モーズリーが原子番号が原子核中の正電荷(=陽子の数)に対応していることを発見(モーズリーの法則)し、これに伴ってそれまで原子量の順に配列されていた周期表が、正しく原子番号順の配置に改められた。 これによって、モリブデンとルテニウムの間の43番元素(テクネチウム)およびネオジムとサマリウムの間の61番元素(プロメチウム)その他が未発見であることが明確になった。しかし両元素とも知られている全ての核種が放射性で不安定であったため、その後発見されるまで時間がかかった。