第8族:鉄族
第8族には、鉄、ルテニウム、オスミウム、そして合成元素のハッシウムがあります。なかでも鉄が圧倒的に重要で、鋼の主成分であり、血液中で酸素を運ぶ金属です。その下には、希少で非常に密度の高い2つの白金族金属があります。
8個の電子と多くの酸化数
鉄は[Ar] 3d⁶ 4s²、オスミウムは[Xe] 4f¹⁴ 5d⁶ 6s²で、ルテニウムは電子を1個移して[Kr] 4d⁷ 5s¹となります。これで芯の外側に8個の電子があります。鉄が使う電子は3個を超えることがまれで、一般的なイオンはFe²⁺とFe³⁺であり、さびは水和した酸化鉄(III)です。
より重いメンバーは、はるかに先まで行けます。ルテニウムとオスミウムは8個すべての電子を結合に使うことができ、揮発性の四酸化物RuO₄とOsO₄をつくります。ただし、日常的な化合物のほとんどは+3と+4です。
族を下るにつれての傾向
鉄は1811 K、ルテニウムは2607 K、オスミウムは3306 Kで融けます。密度の変化はさらに大きく、鉄は7.874 g/cm³、ルテニウムは12.45 g/cm³、オスミウムは22.59 g/cm³で、オスミウムはすべての元素のなかで最も密度が高い元素です。同じ大きさなら、オスミウムのかたまりは鉄のかたまりの3倍近い重さになります。電気陰性度は、鉄の1.83からルテニウムとオスミウムの2.2へと上がります。
第8族に出会う場面
鉄はいたるところにあります。建物、自動車、缶に使われる鋼、フライパンの鋳鉄、そして肺で酸素をつかまえるヘモグロビンの中の鉄です。質量で見ると、鉄は地球全体で最も多い元素でもあります。地球の核の大部分が鉄だからです。ルテニウムは白金やパラジウムの合金を硬くし、電気接点に使われます。オスミウムの合金はかつて万年筆のペン先に使われました。四酸化オスミウムは毒性がありますが、電子顕微鏡用の試料を染色するのに使われます。
ハッシウムと昔の第VIII族
ハッシウム(108)は、ドイツのヘッセン州にちなんで名づけられ、数個の原子ずつしかつくられたことがありません。それでも化学者たちは、それらの原子の一部を四酸化ハッシウムHsO₄に変え、それはオスミウムのより重い仲間として期待どおりにふるまいました。古い周期表では、第8、9、10族がまとめて1つの第VIII族とされ、鉄、コバルト、ニッケルは鉄の三つ組と呼ばれていました。
第8族:族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。
| 26 | 鉄 | Fe | 2 | +2, +3 | 1.83 | 194 | 1,811 K (1,537.8 °C) | 7.874 g/cm³ |
| 44 | ルテニウム | Ru | 1 | +3 | 2.2 | 207 | 2,607 K (2,333.8 °C) | 12.45 g/cm³ |
| 76 | オスミウム | Os | 2 | +3, +4 | 2.2 | 216 | 3,306 K (3,032.8 °C) | 22.59 g/cm³ |
| 108 | ハッシウム | Hs | 2 | +2, +3, +4, +5, +6, +8 | — | — | — | — |