周期表の族と周期をわかりやすく解説

族は周期表の縦の18列、周期は横の7行です。同じ族の元素は一般に価電子の数が同じなので、似た化学的性質をもちます。同じ周期の元素は電子殻の数が同じで、性質が左から右へ少しずつ変化します。

族：18の列

族は左から右へ1から18まで番号がつけられています。これは、化学の命名規則を定める国際組織IUPACが推奨する番号づけです。アメリカの多くの教科書では、主要族だけに1Aから8Aまでの番号をつける古い方式も使われているので、第17族が7A族、第18族が8A族とよばれているのを見かけることもあります。

第1族、第2族、第13〜18族が主要族です。表の中央にある第3〜12族には遷移金属が入っています。

同じ族の元素が似たふるまいをする理由

同じ主要族の元素は、外側の電子の配置が同じです。リチウム（[He] 2s¹）、ナトリウム（[Ne] 3s¹）、カリウム（[Ar] 4s¹）はそれぞれ価電子が1個で、それを簡単に失って Na⁺ のような+1のイオンになります。そのため、3つともやわらかく光沢のある金属で、水と反応して水素ガスと水酸化物を生じます。

表の右側でも同じ考え方が成り立ちます。フッ素、塩素、臭素、ヨウ素はそれぞれ価電子が7個（ns² np⁵）で、さらに1個を得て Cl⁻ のような−1のイオンになります。その結果、どれもナトリウムと1:1の比で結びつきます。NaF、NaCl、NaBr、NaI です。

第1族

主要族の名前

第1族は、水素を除いてアルカリ金属で、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムです。第2族はベリリウムからラジウムまでのアルカリ土類金属です。第3〜12族は遷移金属で、鉄、銅、銀、金などの身近な金属が含まれます。

第13族はホウ素族、第14族は炭素族です。第15族は窒素族でニクトゲンともよばれ、第16族は酸素族でカルコゲンともよばれます。第17族はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン、第18族はヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンなどの貴ガスです。

周期：7つの行

周期は上から下へ1から7まで番号がつけられています。周期の番号は、原子が使っている最も外側の電子殻に等しくなります。ナトリウムからアルゴンまで、第3周期のすべての元素は、価電子を第3殻（3sと3p）にもっています。

周期の長さが異なるのは、それぞれが異なる副殻の組を満たしていくからです。第1周期には水素とヘリウムの2元素だけがあり、第2周期と第3周期は各8元素、第4周期と第5周期は各18元素、第6周期と第7周期は、本体の表の下に印刷されたランタノイドとアクチノイドを含めて各32元素です。

周期 3

周期を横切ると何が変わるか

周期を左から右へ進むと、各元素は前の元素より陽子と電子が1個ずつ多くなります。増えた電子は同じ外側の殻に入り、一方で原子核の正電荷が増えるため、電子はより強く引きつけられます。

その結果、原子は一般に小さくなり、電気陰性度とイオン化エネルギーは大きくなり、元素は金属から非金属へと変わります。第3周期ではこれがはっきりわかります。ナトリウム、マグネシウム、アルミニウムは金属、ケイ素は半金属、リン、硫黄、塩素は非金属、アルゴンは貴ガスです。電気陰性度は、ナトリウムの0.93から塩素の3.16まで上がります。

元素の族と周期の見つけ方

元素の位置は電子配置から求められます。最も大きい殻の番号が周期を表します。sブロックの元素では、族の番号は外側の電子の数に等しく、pブロックの元素では、それに10を足します。硫黄は [Ne] 3s² 3p⁴ で、最も大きい殻は3なので第3周期、外側の電子が6個なので第16族です。カルシウムは [Ar] 4s² なので、第4周期、第2族です。

注意が必要なのはヘリウムです。電子は2個（1s²）しかありませんが、ほかの貴ガスと同じように最外殻が満たされているため、第18族に位置します。

周期表の族と周期とは？