遷移元素と典型元素
原子核を中心としてその周囲に電子が回っている。
これが原子のイメージだ。
1つの原子に属する電子の数は、原子核内と陽子と同数だ。
陽子の数が30個なら、その原子は30個の電子を持つ。
これら電子は、好き勝手に回っているのではない。
原子核の周囲の限られた領域にだけ、電子が入ることが許されている。
これを軌道という。
軌道を外れた場所に電子は存在することができない。
いくつかの軌道が集まって形成された領域を電子殻という。
電子殻は内側からK殻、L殻、M殻・・・と命名されている。
K殻は1つのS軌道から構成され、L殻は1つのS軌道と3つのP軌道から成り立っている。
電子は好きな軌道には入れない。
原子核の周囲の電子は、軌道を内側から詰めて、外側に向かって埋っていく。
「電子は内側から詰まっていく」
これが原子の基本ルールなのだ。
K殻、L殻がガラ隙で、M殻が満員はあり得ないのである。
ルールであるから、すべての原子はこれに従わなくてはならない。
ところが、原子のなかには、この基本ルールに逆らうものがある。
これらを遷移元素という。
一方で、基本ルールを守る原子が典型元素である。
ルールなのだから守るのが普通である。
だから「典型」元素なのだ。
遷移元素はどのように基本ルールをやぶるのか？
それは「内側よりも先に外側の殻が埋まる」のである。
遷移元素はすべて、金属元素である。
しかし、典型元素は金属元素と非金属元素から構成される。
一つ前の元素番号から、新たに増えた電子を赤で示す。
これを見ると、1番の水素(H)から10番のネオン(Ne)まで、ルールを守って電子が増えている。
つまり、水素からネオンまでは典型元素なのだ。
11番のナトリウム(Na)から18番のアルゴン(Ar)までもルールに基づいているので、これらは典型元素なのだ。
19番のカリウム(K)、20番のカルシウム(Ca)になると、新たな電子は突然、高い軌道に入るようになる。3d軌道を無視して入るのだ。
ここでは、ルールから逸脱しているように見えるが、ルールは守られている。
「電子は内側から詰まっていく」というのがルールだ。
「中間を飛ばしてはいけない」とはなっていない。
カリウム(K)もカルシウム(Ca)もルールを守っているので、典型元素なのである。
21番のスカンジウム(Sc)になると、新たな電子はCaでガラ空きだった3d軌道に入ってくる。
ここでルールが破られるのでスカンジウムは遷移元素に分類される。
この傾向は29番の銅(Cu)まで継続する。したがって、スカンジウム(Sc)から銅(Cu)までが遷移元素なのである。
25番のマンガン(Mn)は、最も外側に新たな電子が追加されているので、ルールは守っている。
しかし、他の遷移元素と性質が類似していることから、マンガンは遷移元素に分類されている。
30番の亜鉛(Zn)から、38番のストロンチウム(Sr)まではルールを守るので典型元素である。
39番のイットリウム(Y)から、またルールが破られるので、ここから遷移元素が始まるのだ。
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