技能一覧 › 高校化学 物質の構成と化学結合（知識）

周期表と周期律

周期表上の位置から、典型元素・遷移元素、金属元素・非金属元素、アルカリ金属・ハロゲン・貴ガスなどの族の名前と性質を判定できる

前提

• 電子配置と価電子 （高校化学 物質の構成と化学結合（知識））

説明

なぜそうしてよいのか

手順

1. 元素の族の番号と周期の番号を確かめる。

2. 族の番号から典型元素（1・2・13〜18 族）か遷移元素（3〜12 族）かを判定する。遷移元素ならその時点で金属元素と決まる。

3. 典型元素なら族の名前を当てはめる：1 族（H を除く）はアルカリ金属、2 族はアルカリ土類金属、17 族はハロゲン、18 族は貴ガス。

4. 典型元素の金属・非金属は位置で判定する：水素と周期表の右上側は非金属元素、左側・下側は金属元素。

5. 族の名前から性質を思い出す：価電子の数、なりやすいイオン（アルカリ金属は 1 価の陽イオン、ハロゲンは 1 価の陰イオンなど）、貴ガスはほとんど反応しないこと。

例題

よくある誤り

• 1 族の元素をすべてアルカリ金属としてしまう誤り（水素 H もアルカリ金属とする）。正しくは H は 1 族だが非金属元素で、アルカリ金属は H を除いた Li, Na, K, Rb, Cs, Fr。

• ハロゲンと貴ガスの族の番号を取り違える誤り（ハロゲンを 18 族、貴ガスを 17 族とする）。正しくはハロゲンは価電子 7 個の 17 族、貴ガスは価電子 0 の 18 族。

• 典型元素と非金属元素を同じものとしてしまう誤り（典型元素はすべて非金属元素、Na や Mg も非金属とする）。正しくは典型元素には金属元素（Na, Mg, Al など）も非金属元素（H, C, O など）もあり、遷移元素はすべて金属元素。

• 陽性・陰性の強まる向きを逆にしてしまう誤り（周期表の右上ほど陽イオンになりやすいとする）。正しくは左下ほど陽イオンになりやすく（陽性が強い）、貴ガスを除いて右上ほど陰イオンになりやすい（陰性が強い）。

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

• 難易度 1（教科書の例題レベル）

  元素の周期表上の位置と分類について述べた次の文ア〜オのうち、正しいものをすべて選べ。

  • ア　ナトリウム $\mathrm{Na}$ とカリウム $\mathrm{K}$ は、どちらもアルカリ金属である。
  • イ　塩素 $\mathrm{Cl}$ とヨウ素 $\mathrm{I}$ は、どちらも貴ガスである。
  • ウ　鉄 $\mathrm{Fe}$ と銅 $\mathrm{Cu}$ は、どちらも遷移元素である。
  • エ　水素 $\mathrm{H}$ は 1 族元素なので、アルカリ金属である。
  • オ　マグネシウム $\mathrm{Mg}$ は、非金属元素である。

この技能を使う問題

• 難易度 3（共通テストレベル）

  元素の周期表における典型元素・遷移元素、金属元素・非金属元素の分類について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

  • ア　遷移元素は、すべて金属元素である。
  • イ　典型元素は、すべて非金属元素である。
  • ウ　第 3 周期の元素（$\mathrm{Na}$ 〜 $\mathrm{Ar}$）のうち、金属元素は $\mathrm{Na}$ と $\mathrm{Mg}$ の 2 種類だけである。
  • エ　14 族に属する元素は、すべて非金属元素である。
  • オ　1 族に属する元素は、すべて金属元素であり、アルカリ金属とよばれる。
• 難易度 4（国公立二次の標準レベル）

  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 $\mathrm{Li}$ 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。
• 難易度 4（国公立二次の標準レベル）

  次の文中の空欄 $\boxed{a}$・$\boxed{b}$ に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜カから 1 つ選べ。

  周期表の典型元素では、同じ族の元素どうしは価電子の数が等しく、化学的性質がよく似ている。また、同じ周期では原子番号が増えるにつれて価電子の数が規則的に変化するので、性質も周期的に変化する。

  これに対して遷移元素では、原子番号が 1 増えても、増えた電子は主に最外殻より内側の電子殻に入る。そのため、遷移元素の原子の最外殻電子の数は $\boxed{a}$ のものが多く、同じ族の元素だけでなく、同じ周期で隣り合う元素どうしの性質も似ていることが多い。また、遷移元素はすべて $\boxed{b}$ である。

  	a	b
  ア	族の番号の一の位と同じ	金属元素
  イ	族の番号の一の位と同じ	非金属元素
  ウ	1 または 2	非金属元素
  エ	1 または 2	金属元素
  オ	8	金属元素
  カ	8	非金属元素

この技能の次に学べること

• イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度 （高校化学 物質の構成と化学結合（知識））
• ハロゲンと貴ガス （高校化学 無機物質（知識））
• アルカリ金属・アルカリ土類金属と炎色反応 （高校化学 無機物質（知識））
• 遷移元素（鉄・銅・銀・クロム・マンガン）の性質 （高校化学 無機物質（知識））