第4周期:カリウムからクリプトンまで
第4周期には、カリウム(19)からクリプトン(36)までの18の元素があり、遷移金属が現れる最初の行です。行の中ほどでは、スカンジウムから亜鉛までの10の金属が、最外殻ではなく内側の副殻を満たします。4s、次に3d、そして4pという満たされる順序を覚えておけば、この長い行が理解できます。
まず4s、次に3d、そして4p
カリウム([Ar] 4s¹)とカルシウム([Ar] 4s²)が第4殻を開きます。続いてスカンジウムから亜鉛までの10の元素が3d副殻を満たします。3dは第3殻に属しますが、4pよりエネルギーが低いのです。ガリウムからクリプトンは4pで終わり、[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ に至ります。
2つの遷移金属はこのパターンから外れます。クロムは 3d⁴ 4s² ではなく [Ar] 3d⁵ 4s¹ であり、銅は [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ です。3d副殻が半分満たされた状態や完全に満たされた状態が、とくに有利だからです。
第4周期の傾向
両端では、この行は第2周期や第3周期と同じようにふるまいます。電気陰性度はカリウムの0.82から臭素の2.96まで、第一イオン化エネルギーはカリウムの4.341 eVからクリプトンの14.0 eVまで上がります。遷移金属の間では変化がゆるやかです。新しい電子が内側の3d副殻に入っていくためで、電気陰性度はスカンジウムの1.36からニッケルの1.91の間でわずかに動くだけです。
融点と密度は中ほどで最大になります。バナジウムの融点は2183 Kでこの行で最も高く、銅は8.96 g/cm³で最も密度が高い元素です(カリウムは0.862 g/cm³)。右端に近いガリウムは室温をわずかに上回る302.91 Kで融け、臭素は332 Kで沸騰する赤褐色の液体です。
第4周期の元素に出会う場面
鋼の主成分である鉄は最も広く使われている金属で、銅はほとんどすべての電線で電気を運びます。亜鉛は鋼にめっきしてさびを防ぎ、チタンは丈夫で軽い航空機の部品になり、クロムはステンレス鋼に腐食への強さを与えます。カルシウムは骨や歯をつくり、カリウムは神経が信号を送るのを助け、体は鉄、亜鉛、コバルト、セレンも少量必要とします。
第4周期:周期に沿った性質の変化
列の見出しをクリックすると並べ替えられます。
| 19 | カリウム | K | 1 | s | 0.82 | 4.341 | 固体 |
| 20 | カルシウム | Ca | 2 | s | 1 | 6.113 | 固体 |
| 21 | スカンジウム | Sc | 3 | d | 1.36 | 6.561 | 固体 |
| 22 | チタン | Ti | 4 | d | 1.54 | 6.828 | 固体 |
| 23 | バナジウム | V | 5 | d | 1.63 | 6.746 | 固体 |
| 24 | クロム | Cr | 6 | d | 1.66 | 6.767 | 固体 |
| 25 | マンガン | Mn | 7 | d | 1.55 | 7.434 | 固体 |
| 26 | 鉄 | Fe | 8 | d | 1.83 | 7.902 | 固体 |
| 27 | コバルト | Co | 9 | d | 1.88 | 7.881 | 固体 |
| 28 | ニッケル | Ni | 10 | d | 1.91 | 7.64 | 固体 |
| 29 | 銅 | Cu | 11 | d | 1.9 | 7.726 | 固体 |
| 30 | 亜鉛 | Zn | 12 | d | 1.65 | 9.394 | 固体 |
| 31 | ガリウム | Ga | 13 | p | 1.81 | 5.999 | 固体 |
| 32 | ゲルマニウム | Ge | 14 | p | 2.01 | 7.9 | 固体 |
| 33 | ヒ素 | As | 15 | p | 2.18 | 9.815 | 固体 |
| 34 | セレン | Se | 16 | p | 2.55 | 9.752 | 固体 |
| 35 | 臭素 | Br | 17 | p | 2.96 | 11.814 | 液体 |
| 36 | クリプトン | Kr | 18 | p | 3 | 14 | 気体 |