元素の化学的性質の傾向

前述のように、金属原子の特徴的な化学的性質は、その電子を一つ以上失って正イオンを形成することである。 しかし、ある種の金属は、他の金属よりもはるかに容易に電子を失う。 特にセシウム(Cs)はリチウム(Li)よりも簡単に価電子を手放すことができる。 実際、アルカリ金属(第1族の元素)では、電子の手放しやすさは次のように変化する。 Cs > Rb > K > Na > Li で、Csが最も電子を失いやすく、Liは最も電子を失いにくいのです。 下のグループに行くほど、金属が電子を失いやすくなるのは、取り除かれる電子が正の原子核からどんどん離れていくからです。 つまり、Csから失われてCs+になる電子は、リチウム原子から失われてLi+になる電子よりも、魅力的な正の原子核からずっと遠くにあり、したがって失いやすいのです。 同じ傾向が第2族元素(アルカリ土類金属)にも見られ、金属が下層にあるほど、電子を失いやすくなります。

金属がその性質に多少の違いがあるように、非金属も同じように違いがあります。 一般に、最も化学的に活性な金属は周期表の左下の領域に、最も化学的に活性な非金属は右上の領域に現れる。

元素のイオン化エネルギーは、個々の原子から電子を取り除くのに必要なエネルギーです。

graph of ionization energy and atomic number for several elements

The ionization energy is the energy required for removing an individual atomic from an individual atomic.M(g) is a metal in the vapour state.

The formation of an element is the energy required to remove electron from an individual atomic.The formation of electron of a individual atomic. 金属原子は非金属原子に比べてイオン化エネルギーが低い傾向があります。

Encyclopædia Britannica, Inc. グループの底部にある金属は、上部にある金属よりも簡単に電子を失います。 つまり、イオン化エネルギーは上位から下位に行くほど小さくなる傾向があります。 周期表の右側の領域にある非金属は、イオン化エネルギーが比較的大きいので、電子を獲得しやすい。 イオン化エネルギーは一般に、ある周期を挟んで左から右へ行くほど大きくなる。 したがって、周期表の左下の領域に現れる元素はイオン化エネルギーが最も低く(したがって最も化学的に活性な金属)、周期表の右上の領域に現れる元素はイオン化エネルギーが最も高く(したがって最も化学的に活性な非金属)、このような元素は化学的に活性な金属である。

以上のように、非金属元素が金属元素と反応すると、金属の原子から非金属の原子に電子が移動し、それぞれ正イオン(陽イオン)と負イオン(陰イオン)が形成されます。 これがイオン性化合物の生成につながる。 例えば、リチウムとフッ素(F)が反応して、Li+とF-イオンを含むフッ化リチウム(LiF)を形成します。

一方、非金属元素同士が反応した場合、原子が結合して電子を共有し、分子を形成します。 原子間の電子の共有によって形成される結合を共有結合という。 2つの非金属原子が結合中の電子に対して同等の吸引力を持っているため、電子は移動ではなく共有される。 例えば、フッ素ガスはF2分子からなり、フッ素原子は各原子から1個ずつ提供された一対の電子を共有することによって結合している。 また、水素とフッ素が反応してフッ化水素が生成され、HF分子が含まれる。 水素原子とフッ素原子は、水素原子とフッ素原子がそれぞれ提供する一対の電子によって結合している。 電子は水素原子とフッ素原子の間で共有されているが、この場合、電子は均等に共有されていない。 H-F
δ+δ-(この例ではδは1より小さい数を表す)。この電気的極性は、共有された電子が水素原子よりもフッ素原子の近くにいる時間が長いために発生する。 つまり、フッ素は水素よりも共有電子に対する親和性が高い。

他の原子と共有する電子を引き寄せる原子の能力を電気陰性度と呼ぶ。 様々な原子の相対的な電気陰性度は、問題の原子が関与する結合の極性を測定することによって決定することができる。 フッ素の電気陰性度が最も大きく(ポーリングスケールで4.0)、セシウムとフランシウムの電気陰性度が最も小さい(それぞれ0.79と0.7)。 一般に、非金属原子は金属原子より電気陰性度が高い。 周期表では、電気陰性度は通常、周期をまたぐと高くなり、族をまたぐと低くなる。 電気陰性度の非常に異なる元素(フッ素とセシウムなど)が反応すると、1つ以上の電子が移動してイオン化合物が形成されます。 例えば、セシウムとフッ素が反応すると、Cs+とF-イオンを含むCsFが形成される。

周期表の元素の電気陰性度値

それぞれの元素には電気陰性度があり、これは原子が他の原子の電子対を引き付けて共有する能力の尺度である。

Encyclopædia Britannica, Inc.

もうひとつの重要な原子特性は、原子の大きさです。 原子の大きさはさまざまで、一般に原子は周期表で下のグループに行くほど大きくなり、周期をまたいで左から右に行くほど小さくなる傾向があります

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