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周期表を見てもよくわからない、理解しにくいと感じている人は多いでしょう。周期表の仕組みを理解するのは難しいことですが、その読み方を学ぶことで、理系科目の内容を理解できるようになります。まずは、周期表の構造とそこから各元素について何がわかるのかを理解しましょう。次に、それぞれの元素について学んでいきます。最後に、周期表に記載されている情報を基に、原子の中の中性子の数を求めてみましょう。

パート 1 の 3:
周期表の構造を理解する

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    左上から右下に向かって読む 周期表では原子番号の順に元素が並んでいて、左から右、また上から下に行くほど原子番号が大きくなります。原子番号はその元素の原子内の陽子の数です。また、各元素の原子の質量は、周期表の左から右に行くほど大きくなっています。つまり、元素の重さは周期表内の元素の位置を見ればわかるというわけです。
    • 原子の質量は、各元素の原子に含まれる陽子と中性子を足して計算するため、周期表内では、左から右、あるいは上から下に行くほど原子量が増えます。また、陽子の数が増えるにしたがって重量も増します。
    • 電子は陽子や中性子に比べて原子の重量に占める割合が少ないため、原子の質量には含まれていません。[1]
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    陽子の数が1つずつ増えていくことを確認する これは原子番号を見ればわかります。原子番号は左から右に向かって大きくなっているはずです。また、元素はグループごとに並べられているため、周期表には空いている箇所があります。[2]
    • 1段目には、原子番号1の水素と原子番号2のヘリウムがありますが、グループが違うので、表の両端に離して掲載されています。
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    物理的および化学的性質が同じグループを見分ける グループは「族」とも呼ばれ、周期表の中では縦に並んでいます。大抵はグループごとに色分けされているので、物理的・化学的性質が似ている元素同士を一目で見分けることができ、その元素がどのように反応するのかも予測することができます。[3] また、同じグループに属している元素同士は、原子軌道上の電子の数が同じになっています。[4]
    • ほとんどの元素は1つのグループに属していますが、水素の場合は、ハロゲン族またはアルカリ金属のどちらにも入れることができます。周期表によっては両方のグループの仲間として掲載されているものもあるでしょう。
    • 周期表の縦の列には、表の上または下に1~18の番号が振られています。番号の表記は、ローマ数字(IA)、アラビア数字(1A)、数字(1)と様々なパターンがあります。
    • 各グループを上から下に読んでいくことを英語では、「reading down a group」といいます。
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    表の中に空いている箇所がある理由を学ぶ 周期表内では、元素は原子番号順に並べられていますが、物理的・化学的特性の似たグループや族ごとに分類されてもいます。これにより各元素がどのように反応するのかもわかりやすくなっているのです。元素の数が増えるほど、きれいにグループに分けできないものも出てくるので、周期表には空いている箇所があります。[5]
    • 周期表内で、遷移金属は原子番号21から始まるので最初の3段は空いています。
    • 希土類元素である原子番号57〜71の元素は、通常、周期表の下の別枠にまとめて掲載されています。
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    横の段は周期と呼ぶ 同じ周期に含まれるすべての元素は、電子が並ぶ原子軌道の数が同じです。また、軌道の数は周期の数と一致します。横の段が7つあるということは、周期が7つあるということです。[6]
    • 第1周期の元素の原子軌道は1つ、第7周期の元素の原子軌道は7つです。
    • 大抵は周期表の左側に1~7の番号が振られています。
    • 横の段を左から右に読んでいくことを、英語では「reading across a period」と言います。
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    金属、半金属、非金属を区別する その元素がどのような種類の元素であるかがわかれば、その性質をより理解することができるでしょう。ほとんどの周期表では、金属、半金属、非金属をわかりやすく色で区別しています。金属は周期表の左側、非金属は右側にあり、半金属はそれらの間に挟まれていることがわかるでしょう。[7]
    • 水素はその性質上、ハロゲンとアルカリ金属、どちらのグループにも入れることができます。そのため周期表の両側に掲載されていたり、他の元素とは違う色で区別したりすることがあるので注意しましょう。
    • 光沢があり、常温では固体で、熱や電気を伝え、可鍛性や延性がある元素を金属として分類しています。
    • 光沢がなく、熱や電気を伝えず、非可鍛性である元素は非金属として分類します。これらの元素は普通、常温では気体ですが、特定の温度で固体や液体に変化します。
    • 金属と非金属の両方の性質が混在している元素は、半金属として分類しています。[8]
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パート 2 の 3:
元素について学ぶ

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    元素を示す1~2文字の元素記号を覚える 元素記号は大抵の場合、大きな文字でそれぞれの元素のマスの中央に記載されています。元素記号とは元素の名前を略したもので、異なる言語の間でも共有されている記号です。実験をしたり、化学反応式で計算したりする際には、元素記号を使うことになるので覚えておきましょう。[9]
    • 元素記号は、通常、元素名のラテン語に由来していますが、特に新しい元素については、よく知られた一般名に由来する場合もあります。例えば、ヘリウムの元素記号Heは一般的な名称に近くわかりやすいですが、鉄の元素記号Feの場合は、最初は鉄のことだとはわからないでしょう。
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    元素名を調べる ここで言う元素名とは、省略していない元素の名前でのことで「ヘリウム」や「炭素」がこれに当たります。大抵は元素記号の真下に記載されていますが、周期表によって様々です。[10]
    • 周期表の中には、元素記号だけを掲載し、元素名を省略しているものもあります。
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    原子番号を調べる 原子番号は多くの場合、各元素のマスの上部の中央または角に記載されていますが、元素記号や元素名の下に記載されている場合もあるので注意しましょう。元素には1~118まで順番に原子番号が振られています。[11]
    • 原子番号に小数はなく、すべて整数になります。
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    原子番号は原子に含まれる陽子の数だと覚えておく すべての元素で、原子番号と原子内の陽子の数は一致します。電子とは違い、原子が新たな陽子を得たり、放出したりすることはありません。陽子の数が変動すると、まったく別の元素になってしまうのです![12]
    • 原子番号から、電子や中性子の数を調べることができます!
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    元素の陽子と電子の数は一致すると覚える 陽子はプラスの電荷を持ち、電子はマイナスの電荷を持っています。通常原子は電気を帯びていないので、電子と陽子の数は等しく釣り合った状態というわけです。ただし、イオン化している場合は例外となります。イオン化とは原子が電子を放出したり、逆に電子を得たりすることでイオンになる反応のことです。[13]
    • イオンは電気を帯びています。電子よりも陽子の数が多い陽イオンは、イオンの記号の横に「+」が付き、陽子よりも電子の数が多い陰イオンの場合には「-」が付きます。
    • イオンではない元素の場合は、「+」または「-」の記号は付いていません。
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パート 3 の 3:
原子量を基に中性子の数を割り出す

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    原子量を確認する 原子量は通常、各元素のマス内の下部、元素記号の下に記載されています。原子量は、原子核に含まれる粒子の総重量を表し、そこには陽子と中性子も含まれます。イオンまで考えると計算が複雑になりますが、原子量は元素の原子の質量とイオンの原子の質量の平均値になっています。[14]
    • 原子量は同位体の平均値なので、ほとんどの元素の原子量の数値は小数点以下まで記載されています。
    • 周期表では、左上から右下に行くにしたがって原子量が増えていくように見えますが、必ずしもそれが当てはまらない場合もあります。
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    元素の質量数を求める 元素の質量数は原子量の小数点以下を四捨五入すれば求められます。この計算は、原子量がイオンを含め、その元素のありとあらゆる原子の質量の平均値であることから成り立っています。[15]
    • 例えば、炭素の原子量は12.011なので、小数点以下を四捨五入すれば12になります。同様に鉄の原子量は55.847なので、四捨五入すると56です。
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    質量数から原子番号を引いて中性子の数を求める 質量数は陽子の数と中性子の数を足した値です。つまり、質量数から陽子の数(原子番号)を引くことで、原子の中の中性子の数を簡単に求めることができます![16]
    • 中性子の数を求める公式:中性子の数=質量数-陽子の数
    • 炭素の質量数は12で、陽子の数は6個です。公式に当てはめると、12-6=6なので、炭素の中性子の数は6個だとわかります。
    • 鉄の質量数は56で、陽子の数は26個です。公式に当てはめると56-26=30なので、鉄の中性子の数は30個だとわかります。
    • 原子の同位体に含まれる中性子の数によって、原子量も変わります。
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ポイント

  • 周期表を読んで理解するのは難しいものです!周期表をなかなか使いこなせなくても、落ち込む必要はありません。
  • 周期表によって、グループごとの色が違う場合がありますが、色が違うだけで意味するところは同じです。
  • 周期表の中には、原子記号と原子番号だけが記載されているパターンなど、情報を単純化しているものもあります。自分の目的に合った周期表を探しましょう。
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このwikiHow記事について

Bess Ruff, MA
共著者 ::
環境科学者
この記事の共著者 : Bess Ruff, MA. ベス・ラフはフロリダ州立大学の地理学専攻博士課程の学生です。2016年にカリフォルニア大学サンタバーバラ校の環境科学専門学部にて環境科学と資源管理の修士号を取得後、カリブ海の海洋空間計画プロジェクトに関する調査研究を行い、大学院生としてSustainable Fisheries Groupの研究サポートを行っています。
カテゴリ: 化学
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