物質の構成と化学結合(知識)の問題
元素の周期表と周期律に関する記述として正しいものを、次のア〜オから 1 つ選べ。
- ア 典型元素では同じ族の元素の価電子の数が等しく、18 族元素の価電子の数はいずれも 8 である。
- イ 第 2 周期の元素のうち、金属元素はリチウム だけである。
- ウ 遷移元素はすべて金属元素であり、周期表では第 4 周期から現れる。
- エ 第 3 周期の 1 族から 17 族までの元素では、原子番号が大きくなるほど原子半径が大きくなる。
- オ 同じ周期の典型元素では、1 族元素の第一イオン化エネルギーが最も大きい。
この問題で使うもの
- 周期表と周期律(説明と入口の問題)
- 電子配置と価電子(説明と入口の問題)
- イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(5 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
周期表の各領域(典型元素と遷移元素、金属元素と非金属元素)の位置と、同じ周期での原子半径・イオン化エネルギーの変化の傾向を思い出そう。
ヒント 2
貴ガスの価電子の数は 0 とする約束がある。また、同じ周期では右へいくほど原子核の正電荷が増え、最外殻電子が強く引きつけられる。
ヒント 3
ア・エ・オは周期律や価電子の定義から誤りとわかる。残るイとウについて、第 2 周期の 2 族元素が金属か非金属か、遷移元素が最初に現れる周期はどこかを確認しよう。
答えと解説
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ウ
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解説を読む
ウ(正しい) 遷移元素は周期表の中央部(3 族〜11 族、または 12 族)に位置する元素で、すべて金属元素である。最初の遷移元素はスカンジウム (第 4 周期・3 族)であり、第 1〜3 周期には遷移元素はない。したがって正しい。
ア(誤り) 典型元素では同じ族の元素の価電子の数が等しいという前半は正しい。しかし 18 族元素(貴ガス)は電子配置が安定で、ほかの原子と結合をつくりにくいため、価電子の数は 0 とする。「8」が誤り(最外殻電子の数は He が 2、ほかは 8 だが、価電子の数とは区別する)。
イ(誤り) 第 2 周期の元素は で、このうち と (2 族)が金属元素である。金属元素は Li だけではない。
エ(誤り) 同じ周期では、原子番号が大きくなると原子核の正電荷が増え、同じ電子殻にある最外殻電子がより強く引きつけられるため、原子半径は小さくなる。第 3 周期では が最も大きく、 に向かって小さくなる。「大きくなる」が誤り。
オ(誤り) 1 族元素(アルカリ金属)は価電子を 1 個もち、それを失って 1 価の陽イオンになりやすいので、同じ周期の中で第一イオン化エネルギーが最も小さい。同じ周期では、おおむね右へいくほどイオン化エネルギーは大きくなり、18 族元素が最大になる。「最も大きい」が誤り。
よって、正しいものは ウ である。
別解
ア: 18 族(貴ガス)の価電子の数は 0 とされる(最外殻電子は He が 2 個、他は 8 個だが安定で価電子 0)。誤り。
イ: 第 2 周期の金属元素は Li と Be の 2 つ。誤り。
ウ: 遷移元素(3〜11 族)はすべて金属元素で、第 4 周期(Sc など)から現れる。正しい。
エ: 同じ周期では原子番号が大きくなるほど有効核電荷が増えて原子核に引きつけられるため、原子半径は小さくなる。誤り。
オ: 同じ周期の典型元素では、第一イオン化エネルギーは 1 族で最も小さく、貴ガスで最大となる。誤り。
よって ウ。