周期表のしくみ

元素1は水素、元素118は2016年に命名されたオガネソンです。その間の番号はすべて埋まっています。

スーパーでは牛乳はヨーグルトの隣に、パスタは米の隣に置かれているので、ラベルを一つずつ読まなくても品物を見つけられます。周期表は化学元素について同じ役目をはたします。どの元素も決まったマスにあり、そのマスの位置から、何かを調べる前に、その元素のふるまいについて多くのことがわかります。

原子番号の順

元素は原子番号の順に並んでいます。原子番号は、それぞれの原子の原子核にある陽子の数です。水素は陽子が1個、ヘリウムは2個、リチウムは3個というように、一つも抜けずに118個のオガネソンまで続きます。表は文章のページのように読みます。行に沿って左から右へ、それから次の行の始めへ下ります。行が終わると、次の元素は左から新しい行を始めます。

そもそも、なぜ列を行に区切るのでしょう。元素の性質がくり返すからです。リチウム、ナトリウム、カリウムはどれも、水と反応するやわらかく光る金属です。これらは番号の並びの中に一定の間隔で現れるので、表はそれらを一つの列に積み重ねられる長さの行に区切られています。このくり返しの規則性が表の名前の由来です。周期的とは「一定の間隔でくり返す」という意味です。

行、列、ブロック

7つの行を周期、18の列を族といいます。行の長さはすべて同じではありません。第1周期には元素が2つしかなく、第2周期と第3周期には8つずつ、第4周期と第5周期には18、第6周期と第7周期には32あります。これらの数はでたらめではありません。原子の新しい層をいっぱいにできる電子の数と一致していて、それは次の単元で学びます。

化学者は表を、電子が入っていく軌道の種類にちなんだ四つのブロックにも分けます。sブロック（1族と2族、それにヘリウム）、pブロック（13族〜18族）、dブロック（3族〜12族）、fブロックです。第6周期と第7周期には、それぞれ14の余分なfブロック元素があります。それを本来の位置に印刷すると表は32列の幅になり、ページにおさまらないので、ほとんどの表はランタノイド（57〜71）とアクチノイド（89〜103）を取り出し、下に二行で印刷します。3Dモデルも同じで、3族の二つの灰色のマスがそれらの本来の位置を示しています。

一つのマスからわかること

モデルのどれかのマスをクリックすると、カードが開きます。大きな文字は元素記号で、一文字か二文字、最初はいつも大文字です。炭素はC、カルシウムはCa、塩素はClです。ラテン語の名前からきた記号もあり、ナトリウムはNa（natrium）、カリウムはK（kalium）、鉄はFe（ferrum）です。すみの小さな数は原子番号です。下の数は標準原子量で、地球上にある元素の平均の質量です。炭素12の原子一個の十二分の一をちょうど1とする目盛りで測ります。

実験室でしかつくられない元素や、安定な形がない元素には、標準原子量がありません。それらについては、テクネチウムの[97]のように、モデルは角かっこで質量数を示します。モデルの原子量は、IUPACの同位体存在度・原子量委員会が公表した2024年の簡略値です。水素は1.0080、炭素は12.011、酸素は15.999です。