グループ（周期表）

元素周期表では、各列がグループです

化学において、族（ファミリーとも呼ばれる）[1]は、化学元素周期表における元素の列です。周期表には18の番号付き族があり、第2族と第3族の間の14のfブロック列には番号が付けられていません。族内の元素は、原子の最外殻電子殻の物理的または化学的特性が類似しています（つまり、同じコア電荷）。これは、ほとんどの化学的性質が最外殻電子の軌道位置によって支配されるためです。

「第1族」から「第18族」までの現代の番号付けシステムは、1988年以来、国際純正応用化学連合（IUPAC）によって推奨されている。 [要出典] 1-18のシステムは、各原子の、その前の希ガスの原子の電子以外のs、p、d電子に基づいている。2つの古い互換性のない命名方式では、使用されているシステムに応じて、異なるグループに同じ番号を割り当てることができる。古い方式は、ケミカルアブストラクツサービス（CAS、米国でより一般的）と、1988年より前のIUPAC（ヨーロッパでより一般的）で使用されていた。18族のシステムは化学界で一般的に受け入れられているが、元素番号1と2（水素とヘリウム）のメンバーシップについては異論がある。内部遷移金属に関する同様のバリエーションは教科書にも存在し続けていますが、正しい位置付けは1948年から知られており、1988年（1～18の番号と共に）と2021年にIUPACによって2度承認されています。

族は最上位元素で識別される場合もあれば、特定の名前が付けられる場合もあります。例えば、第16族は「酸素族」や「カルコゲン族」とも呼ばれます。例外として「鉄族」があり、通常は第8族を指しますが、化学では鉄、コバルト、ニッケル、または同様の化学的性質を持つ他の元素のセットを指す場合もあります。天体物理学や原子核物理学では、通常、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、マンガンを指します。

族名

現代の族名は1～18の番号で、fブロックの14列には番号が付けられていません（周期表では合わせて32列になります）。また、ハロゲンのような慣用名も一般的です。歴史的には、ローマ数字のI～VIIIと「A」および「B」の接尾辞に基づいた、いくつかの族名のセットが使用されてきました。[2] [3]

周期表の族
IUPAC族1 a2— b3 c456789101112131415161718
メンデレーエフ （I～VIII）I AII AIII BIV BV BVI B VII B VIII I BII BIII BIV BV BVI B VII B d
CAS （米国、ABA）IAIIAIIIBIVBVBVIBVIIBVIIBIBIIBIIIAIVAVAVIAVIIAVIIA
VIIIAIAIIAIIIAIVAVAVIAVIIAVIII IBIIBIIIBIVBVBVIBVIIBVIIB
0慣用名rHおよびアルカリ金属アルカリ土類金属トリエルテトラエルニクトゲンカルコゲンハロゲン
希ガス元素名rリチウム族ベリリウム族スカンジウム族チタン族バナジウム族クロム族マンガン族鉄族コバルト族ニッケル族銅族亜鉛族ホウ素族炭素族窒素族酸素族フッ素族
ヘリウムまたはネオン族 第1周期 H
He第2周期LiBeBCNOF
Ne第3周期NaMgAlSiPSCl
Ar第4周期KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBr
Kr第5周期RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeI
Xe第6周期CsBaLa-YbLuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAt
Rn第7期FrRaAc–NoLrRfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTs
a 第 1 族は、水素 (H) とアルカリ金属で構成されています。この族の元素は、外殻電子に s 電子を 1 つ持っています。水素は金属ではないためアルカリ金属とは見なされませんが、他のどの族よりもアルカリ金属に類似しています。そのため、この族は多少例外的です。 b 14 のf ブロック グループ(列) には、族番号がありません。 c ここに示すように、第 3 族の正しい構成は、スカンジウム (Sc)、イットリウム (Y)、ルテチウム (Lu)、ローレンシウム (Lr) です。これは、この問題に関する 1988 年[4]および 2021 年[5]の IUPAC レポートで支持されています。一般的な無機化学のテキストでは、スカンジウム (Sc)、イットリウム (Y)、ランタン (La)、アクチニウム (Ac) を第 3 族に置くことが多いため、Ce–Lu および Th–Lr は第 3 族と第 4 族の間の f ブロックになります。これは歴史的に誤って測定された電子配置に基づいており、 [6]レフ・ランダウとエフゲニー・リフシッツは1948年に既にこれを誤りとみなしていた。 [7]現代の文献にもこれを擁護する議論が散見されるが、ほとんどの著者は論理的に矛盾していると考えている。 [8] [9] [10]一部の文献では、La-LuとAc-Lrをfブロック列とする妥協案が採用されている（各列に15個のfブロック元素が含まれるため量子力学に反する）ため、第3族のより重い元素は不明瞭なままとなっている。 [5]第3族元素#組成も参照のこと。d第 18族元素である希ガスは、メンデレーエフの最初の周期表の時点では発見されていなかった。後に（1902年）、メンデレーエフはそれらの存在の証拠を認め、周期表の原則に矛盾することなく、それらを新しい「第0族」に配置することができた。r IUPAC が推奨する族名。



族名一覧

IUPAC
名		旧
IUPAC
（欧州）		旧CAS
名（米国）

元素名（「族」または「ファミリー」）
IUPAC
推奨の
慣用名		その他の名称
第1族IAIAリチウム族水素とアルカリ金属「リチウム族」は水素を除外します
第2族IIAIIAベリリウム族Hおよびアルカリ金属
第3族IIIAIIIBスカンジウム族
第4族IVAIVBチタン族
第5族VAVBバナジウム族
第6族VIAVIBクロム族
第7族VIIAVIIBマンガン族
第8族VIII族VIIIB族鉄族
第9族VIII族VIIIB族コバルト族
第10VIII族VIIIB族ニッケル族
第11族IB族IB族銅族貨幣金属と呼ばれることもありますが、
集合は任意です
第12族IIBIIB亜鉛族揮発性金属[11]
第13族IIIBIIIAホウ素族トリエルbイコサゲン[12]
土類金属
第14族IVBIVA炭素族テトラエルcクリスタロゲン[13]アダマンタン
ゲン[14]メリリド[15]
第15族VBVA窒素族ニクトゲン
第16族VIBVIA酸素族カルコゲン
第17族VIIBVIIAフッ素族ハロゲン
第18族0VIIIAヘリウム族
またはネオン族		ハロゲンエアロゲン[16]
^f 貨幣用金属：レントゲン（Rg）が貨幣用金属とみなされるかどうかについては、著者によって意見が分かれています。レントゲンは他の貨幣用金属と同様に第11族に属し、化学的には金に似ていると予想されています。 [17]一方、放射性が高く寿命が短いため、その名前が示すように実際には貨幣に使用することはできず、その理由から除外されることもあります。 [18]
^b トリエル（第13族）、ギリシャ語のtri：3、IIIから[ 13 ] [16]
^c テトレル（第14族）、ギリシャ語のtetra：4、IV
^n ペンテル（第15族）、ギリシャ語のpenta：5、Vから[16]

CASおよび旧IUPAC番号（A/B）

以前のグループ番号システムには、CAS ( Chemical Abstracts Service ) と旧 IUPAC の2 つがあります。どちらも数字(アラビア数字またはローマ数字) と文字AおよびBを使用します。両方のシステムで数字は一致しています。数字は、そのグループの元素のおおよその最高の酸化数を示し、同じ数字の他の元素との化学的性質が似ていることを示します。数字はほとんどの場合直線的に増加し、1 回は表の左側、もう 1 回は右側 (元素の酸化状態の一覧を参照) に表示されますが、遷移金属では多少の不規則性があります。ただし、2 つのシステムでは文字の使い方が異なります。たとえば、カリウム (K) には価電子が1 つあります。したがって、第 1 族にあります。カルシウム (Ca) は価電子を 2 つ含んでいるため、第 2 族にあります。

旧IUPACシステムでは、文字AとBは表の左側（A）と右側（B）に割り当てられていましたが、CASシステムでは、文字AとBは主族元素（A）と遷移元素（B）に割り当てられています。旧IUPACシステムはヨーロッパで頻繁に使用され、CASはアメリカで最も一般的です。新しいIUPAC方式は、両方のシステムが同じ名前を異なる意味に使用していたため、混乱を招いていたため、両方のシステムに代わるものとして開発されました。新しいシステムは、標準周期表の左から右に向かって族を徐々に番号付けするだけです。IUPACの提案は、1985年にパブリックコメントのために初めて配布され、[2]、後に1990年版の無機化学命名法の一部として含まれました。[19]

列方向では

上記のように、族は周期表の列として定義されていますが、 「族」という名前の元素の集合も存在します。

水素ヘリウム
リチウムベリリウムホウ素炭素窒素酸素フッ素ネオン
ナトリウムマグネシウムアルミニウムケイ素リン硫黄塩素アルゴン
カリウムカルシウムスカンジウムチタンバナジウムクロムマンガン鉄コバルトニッケル銅亜鉛ガリウムゲルマニウムヒ素セレン臭素クリプトン
ルビジウムストロンチウムイットリウムジルコニウムニオブモリブデンテクネチウムルテニウムロジウムパラジウム銀カドミウムインジウムスズアンチモンテルルヨウ素キセノン
セシウムバリウムランタンセリウムプラセオジムネオジムプロメチウムサマリウムユーロピウムガドリニウムテルビウムジスプロシウムホルミウムエルビウムツリウムイッテルビウムルテチウムハフニウムタンタルタングステンレニウムオスミウムイリジウム白金金水銀（元素）タリウム鉛ビスマスポロニウムアスタチンラドン
フランシウムラジウムアクチニウムトリウムプロトアクチニウムウランネプツニウムプルトニウムアメリシウムキュリウムバークリウムカリホルニウムアインスタイニウムフェルミウムメンデレビウムノーベリウムローレンシウムラザホージウムドブニウムシーボーギウムボーリウムハッシウムマイトネリウムダルムシュタットウムレントゲンコペルニシウムニホニウムフレロビウムモスコビウムリバモリウムテネシンオガネソン
水素ヘリウム
リチウムベリリウムホウ素炭素窒素酸素フッ素ネオン
ナトリウムマグネシウムアルミニウムケイ素リン硫黄塩素アルゴン
カリウムカルシウムスカンジウムチタンバナジウムクロムマンガン鉄コバルトニッケル銅亜鉛ガリウムゲルマニウムヒ素セレン臭素クリプトン
ルビジウムストロンチウムイットリウムジルコニウムニオブモリブデンテクネチウムルテニウムロジウムパラジウム銀カドミウムインジウムスズアンチモンテルルヨウ素キセノン
セシウムバリウムランタンセリウムプラセオジムネオジムプロメチウムサマリウムユーロピウムガドリニウムテルビウムジスプロシウムホルミウムエルビウムツリウムイッテルビウムルテチウムハフニウムタンタルタングステンレニウムオスミウムイリジウム白金金水銀（元素）タリウム鉛ビスマスポロニウムアスタチンラドン
フランシウムラジウムアクチニウムトリウムプロトアクチニウムウランネプツニウムプルトニウムアメリシウムキュリウムバークリウムカリホルニウムアインスタイニウムフェルミウムメンデレビウムノーベリウムローレンシウムラザホージウムドブニウムシーボーギウムボーリウムハッシウムマイトネリウムダルムシュタットウムレントゲンコペルニシウムニホニウムフレロビウムモスコビウムリバモリウムテネシンオガネソン

類似元素：貴金属、貨幣用金属、貴金属、高融点金属

参考文献

  1. ^ 「周期表用語」www.shmoop.com。2019年4月6日にオリジナルからアーカイブ。 2018年9月15日閲覧。
  2. ^ ab Fluck, E. (1988). 「周期表の新しい表記法」（PDF）。Pure Appl. Chem. 60 (3). IUPAC : 431– 436. doi :10.1351/pac198860030431. S2CID  96704008。2012年3月24日閲覧。
  3. ^ IUPAC (2005). 「無機化学の命名法」（PDF）。
  4. ^ Fluck, E. (1988). 「周期表における新しい表記法」(PDF) . Pure Appl. Chem. 60 (3): 431– 436. doi :10.1351/pac198860030431. S2CID  96704008. 2012年3月25日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 2012年3月24日閲覧。
  5. ^ ab Scerri, Eric (2021年1月18日). 「周期表第3族に関する議論の暫定報告書」(PDF) . Chemistry International . 43 (1): 31–34 . doi :10.1515/ci-2021-0115. S2CID 231694898. 2021年4月13日時点のオリジナルより アーカイブ(PDF) . 2021年4月9日閲覧
  6. ^ William B. Jensen (1982). 「周期表におけるランタン（アクチニウム）とルテチウム（ローレンシウム）の位置」. J. Chem. Educ . 59 (8): 634– 636. Bibcode :1982JChEd..59..634J. doi :10.1021/ed059p634.
  7. ^ LD Landau , EM Lifshitz (1958).量子力学：非相対論的理論. 第3巻（第1版）. Pergamon Press . pp  . 256–7
  8. ^ Jensen, William B. (2015). 「周期表におけるランタン（アクチニウム）とルテチウム（ローレンシウム）の位置：最新情報」. Foundations of Chemistry . 17 : 23–31 . doi :10.1007/s10698-015-9216-1. S2CID  98624395. 2021年1月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年1月28日閲覧。
  9. ^ Scerri, Eric (2009). 「第3族に属する元素はどれか？」. Journal of Chemical Education . 86 (10): 1188. doi :10.1021/ed086p1188 . 2023年1月1日閲覧
  10. ^ Chemey, Alexander T.; Albrecht-Schmitt, Thomas E. (2019). 「新元素の合成による周期表の進化」Radiochimica Acta . 107 ( 9–11 ): 1–31 . doi :10.1515/ract-2018-3082
  11. ^ Simmons, LM (1947). 「周期表の修正」. Journal of Chemical Education . 24 (12): 588– 591. Bibcode :1947JChEd..24..588S. doi :10.1021/ed024p588.
  12. ^ グリーンウッド、ノーマン・N.；アーンショウ、アラン（1997年）『元素の化学』（第2版）バターワース・ハイネマン社、 p.227。doi :10.1016/C2009-0-30414-6。ISBN   978-0-08-037941-8。
  13. ^ abc Liu, Ning; Lu, Na; Su, Yan; Wang, Pu; Quan, Xie (2019). 「g-C3N4/Ti3C2複合体の製造とシプロフロキサシン分解における可視光光触媒能」.分離・精製技術. 211 : 782–789 . doi :10.1016/j.seppur.2018.10.027. S2CID  104746665. 2019年8月17日閲覧。
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  19. ^ Leigh, GJ.無機化学命名法：1990年の推奨事項。Blackwell Science、 1990年。ISBN   0-632-02494-1。

参考文献

  • Scerri, ER (2007).周期表、その歴史と意義。オックスフォード大学出版局。ISBN   978-0-19-530573-9。
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