無機化学「遷移元素」3属~11族元素の特徴

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周期表の3族~11族に登場する元素を「遷移元素」といいます。典型元素とは変わった性質を持つ遷移元素について、まずはその概要を押さえていきましょう。

遷移元素

周期表の3族~11族の元素を遷移元素といいます。遷移元素は、典型元素と異なり原子番号が増えても、最外殻電子の数が2個か1個で変化しません。典型元素の場合、原子番号がふえると、最外殻電子の数もそれに従って増加していきますので、化学的な性質が変わります。しかし、典型元素の場合、最外殻電子の数が2個や1個で変わらないので、周期表の横に並んだ元素でも、化学的な性質がよく似ています。

周期表

遷移元素の性質はたくさんありますが、次の内容を押さえておきましょう。

遷移元素全般の性質

遷移元素はすべて金属元素で、単体は金属になります。私たちの身近な金属として古くから利用されてきました。覚える性質は以下の通りです。

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すべて金属元素

典型元素には、金属元素と非金属元素がありますが、遷移元素はすべて金属元素になります。なので、遷移元素の単体は、すべて金属になります。

最外殻電子は1個か2個

遷移元素の大きな特徴は、原子番号が増えても最外殻電子の数が2個か1個で変化しないことです。周期表の横の並びで、最外殻電子の数が同じ元素が並んでいます。したがって、族が変わっても化学的な性質がよく似ています。

遷移元素の場合、価電子として最外殻電子だけでなく、その内側の電子殻中の電子も使われたりします。なので、同じ元素でも価数の異なるイオンや、酸化数の異なる化合物になることが多いです。

  • イオンの価数が異なる例…Fe²⁺Fe³⁺
  • 酸化数が異なる例…Cu₂O(Cuの酸化数+1)、CuO(Cuの酸化数+2)

密度が大きくほとんどが重金属

遷移元素の単体の物質は金属で、密度が大きいのが特徴です。密度が4.0g/cm³以上になる重金属がほとんどを占めています。

  • Feの密度…7.9g/cm³
  • Cuの密度…8.9g/cm³
  • Auの密度… 19.32 g/cm³

融点が非常に高い

遷移元素単体の融点は非常に高いです。普通に1000℃を超えるものばかりになります。理由は金属結合を形成しているからですが、融点が高いことはしっかり覚えておきましょう。

  • Feの融点…1535℃
  • Cuの融点…1083℃
  • Auの融点…1064℃

遷移元素のイオンや化合物は有色のものが多い

遷移元素のイオンを含む水溶液や、化合物は有色のものが多くなっています。

  • Fe²⁺…淡緑
  • Fe³⁺…黄褐
  • Cu²⁺…
  • Ni²⁺…
  • CrO₄²⁻…
  • Cr₂O₇²⁻…赤橙
  • CuO…
  • Cu₂O…

遷移元素の特徴を大まかに覚えたら、次は遷移元素で重要な金属、鉄、銅、銀、金、クロムなどを覚えていきましょう。

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