電子機器の価格を尋ねる方法

化学において、「価電子」とは元素の最外殻電子殻に存在する電子のことです。特定の原子の価電子の数を見つける方法を知ることは、化学者にとって重要なスキルです。なぜなら、この情報によって、その原子が形成できる化学結合の種類が決まり、その結果、その元素の反応性が決まるからです。幸いなことに、元素の価電子を調べるのに必要なのは標準的な周期表だけです。

パート1 パート1/2:

周期表を使って価電子を見つける

非遷移金属

1周期表を見つけます。これは、人類が知るすべての化学元素をリストした、さまざまな四角形で構成される色分けされた表です。周期表は元素に関する多くの情報を明らかにします。その一部は、私たちが研究している原子の価電子の数を決定するために使用されます。周期表は通常、化学の教科書の表紙の内側にあります。こちらに、非常に優れたインタラクティブなテーブルもオンラインで用意されています。 ^{[1] X研究ソース}
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/6\/60\/Find-Valence-Electrons-Step-2-Version-2.jpg\/v4-460px-Find-Valence-Electrons-Step-2-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/6\/60\/Find-Valence-Electrons-Step-2-Version-2.jpg\/v4-728px-Find-Valence-Electrons-Step-2-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":" class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 2周期表の各列に 1 から 18 までのラベルを付けます。一般的に言えば、周期表の縦の列にあるすべての元素は同じ数の価電子を持っています。周期表の列にまだ番号が付けられていない場合は、左側に 1、右側に 18 と番号を付けます。科学的には、これらの列は元素の「ファミリー」と呼ばれます。 ^{[2] X研究ソース}
- たとえば、番号のない周期表を使用する場合は、水素 (H) に 1、ベリリウム (Be) に 2 と書き、最後にヘリウム (He) に 18 と書きます。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/9\/9a\/Find-Valence-Electrons-Step-3-Version-2.jpg\/v4-460px-Find-Valence-Electrons-Step-3-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/9\/9a\/Find-Valence-Electrons-Step-3-Version-2.jpg\/v4-728px-Find-Valence-Electrons-Step-3-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":" class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3周期表で元素を見つけます。次に、価電子を主張したい元素を周期表で探します。元素は、化学記号 (各ボックス内の文字)、原子番号 (各ボックスの左上隅の数字)、または周期表に記載されているその他の情報で見つけることができます。
- たとえば、一般的な元素である炭素 (C)の価電子を見つけます。この元素の原子番号は6です。 14部族の頂点に位置します。次に、その価電子を見つけます。
- このサブセクションでは、「遷移金属」、つまり「グループ」3 から 12 で構成される長方形のボックス内に含まれる元素は無視します。これらの要素は他の要素とは少し異なるため、このサブセクションの手順は適用されません。このような要素の処理方法については、次のサブセクションを参照してください。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/3\/30\/Find-Valence-Electrons-Step-4-Version-2.jpg\/v4-460px-Find-Valence-Electrons-Step-4-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/3\/30\/Find-Valence-Electrons-Step-4-Version-2.jpg\/v4-728px-Find-Valence-Electrons-Step-4-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":" class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 4グループの数を使用して価電子の数を決定します。非遷移金属のグループ番号は、その元素の原子内の価電子の数を決定するために使用できます。グループの桁数は、これらの元素の 1 つの原子に含まれる価電子の数です。言い換えると：
- グループ1: 価電子1個
- グループ2: 価電子2個
- グループ13: 価電子3個
- グループ14: 価電子4個
- グループ15: 価電子5個
- グループ16: 6価電子
- グループ17: 価電子7個
- 第18族: 価電子8個（価電子が2個しかないヘリウムを除く）
- この場合、炭素は第14族に属しているため、炭素原子には4つの価電子があります。
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遷移金属

{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/d\/d1\/Find-Valence-Electrons-Step-5-Version-2.jpg\/v4-460px-Find-Valence-Electrons-Step-5-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/d\/d1\/Find-Valence-Electrons-Step-5-Version-2.jpg\/v4-728px-Find-Valence-Electrons-Step-5-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":" class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1グループ 3 から 12 までの要素を検索します。前述のように、第 3 族から第 12 族までの元素は「遷移金属」と呼ばれ、価電子に関しては他の元素と異なります。このセクションでは、これらの原子に価電子を割り当てることが通常不可能である程度まで説明します。
- たとえば、元素番号73はタンタル（Ta）です。次のいくつかのステップでは、その価電子を見つけます（少なくとも見つけようとします）。
- 遷移金属にはランタノイドとアクチノイド（「希土類金属」とも呼ばれる）が含まれることに注意してください。これらの 2 行の元素は通常、表の中でランタノイドとアクチノイドで始まる他の元素の下にあります。これらの元素はすべて周期表の第 3 族に属します。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/7\/76\/Find-Valence-Electrons-Step-6-Version-2.jpg\/v4-460px-Find-Valence-Electrons-Step-6-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/7\/76\/Find-Valence-Electrons-Step-6-Version-2.jpg\/v4-728px-Find-Valence-Electrons-Step-6-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":" class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 2遷移金属は、「従来の意味で」価電子を持ちません。遷移金属が周期表上の他の金属とどのように「異なる」働きをするのかを理解するには、原子内で電子がどのように移動するかを少し説明する必要があります。以下の簡単な概要を参照するか、この手順をスキップして質問の回答に直接進んでください。
- 電子が原子に加えられると、それらは異なる「軌道」、つまり基本的には電子が集中している原子核の周りの異なる領域に分離されます。一般的に言えば、価電子は最も外側にある電子、つまり最後に追加された電子です。
- 理由は少し複雑でこの記事では説明できませんが、遷移金属元素の最外殻d殻に電子が追加されると (詳細は後述)、この殻に入る最初の価電子は通常の価電子と同じですが、それ以降の価電子は異なり、他の軌道殻の電子も価電子として機能することがあります。これは、原子がどのように扱われるかに応じて、原子が複数の価電子を持つことができることを意味します。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/6\/6a\/Find-Valence-Electrons-Step-7-Version-2.jpg\/v4-460px-Find-Valence-Electrons-Step-7-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/6\/6a\/Find-Valence-Electrons-Step-7-Version-2.jpg\/v4-728px-Find-Valence-Electrons-Step-7-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":" class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3グループの数に基づいて価電子の数を決定します。同様に、元素の価電子はグループ番号で判別できます。しかし、遷移金属の場合、従うべきパターンはありません。通常、グループの数は価電子数の特定の範囲に対応します。含む：
- グループ3: 価電子3個
- グループ4: 価電子2〜4個
- 第5族: 価電子2～5個
- グループ6: 価電子2〜6個
- 第7族: 価電子2～7個
- 第8族: 価電子2～3個
- 第9族: 価電子2～3個
- 第10族: 価電子2～3個
- 第11族: 価電子1～2個
- グループ12: 価電子2個
- この場合、タンタルは第 5 族に属しているため、状況に応じて2 〜 5 個の価電子を持ちます。
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パート2 パート2/2:

電子配置から価電子を見つける

{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/f\/fe\/Find-Valence-Electrons-Step-8-Version-2.jpg\/v4-460px-Find-Valence-Electrons-Step-8-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/f\/fe\/Find-Valence-Electrons-Step-8-Version-2.jpg\/v4-728px-Find-Valence-Electrons-Step-8-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1電子配置の表示方法を学びます。元素の価電子を見つけるもう一つの方法は、電子配置を調べることです。最初は複雑に見えるかもしれませんが、原子内の電子の軌道を表す文字と数字に過ぎず、見方を覚えてしまえば非常に簡単です。
- 元素ナトリウム (Na) の電子配置の例を見てみましょう。
  1秒² 2秒² 2p ⁶ 3秒¹
- この電子配置は次のような繰り返し文字列であることに注意してください。
  (数字)(文字) ^{(上付き数字)} (数字)(文字) ^{(上付き数字)} ...
- ...等々。 (数字)(文字)の部分は電子軌道の名前で、 ^{(上付き数字)は}その軌道内の電子の数です。それだけです。
- この例では、ナトリウムは 1s 軌道に電子が 2 個、 2s 軌道に電子が 2 個、 2p 軌道に電子が 6 個、 3s 軌道に電子が 1 個あります。電子は全部で 11 個あります。ナトリウムは元素番号 11 なので、当然です。
- 各サブレイヤーには一定の電子容量があることを覚えておいてください。それらの電子容量は次のとおりです。
  - s: 最大2個の電子を保持できる
  - p: 最大6個の電子を保持できる
  - d: 最大10個の電子を保持できる
  - f: 最大14個の電子を保持できる
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/9\/9f\/Find-Valence-Electrons-Step-9-Version-2.jpg\/v4-460px-Find-Valence-Electrons-Step-9-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/9\/9f\/Find-Valence-Electrons-Step-9-Version-2.jpg\/v4-728px-Find-Valence-Electrons-Step-9-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":" class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 2研究している元素の電子配置を見つけます。元素の電子配置がわかれば、その価電子数を見つけるのは簡単です（もちろん遷移金属は除きます）。最初から電子配置がわかっている場合は、次のステップに進むことができます。電子配置を自分で調べる必要がある場合は、以下を参照してください。
- 周期表の最後の元素である元素 118、オガネソン (Og) の完全な電子配置を表示します。あらゆる元素の中で最も多くの電子を持っているため、その電子配置は他の元素で遭遇する可能性のあるすべてのものを包含します。
  1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶
- この電子配置がわかったら、別の原子の電子配置を見つけて、すべての電子を使い切るまで最初からパターンを埋めていくだけです。具体的な操作が簡単になります。たとえば、電子が 17 個ある元素 17 番の塩素 (Cl) の軌道図を描く場合は、次のようにします。
  1秒² 2秒² 2p ⁶ 3秒² 3p ⁵
- 電子の数は合計 17 個になることに注意してください: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17。最後のトラックの番号のみを変更する必要があります。最後のトラックの前のトラックはすべていっぱいなので、残りは同じままです。
- 電子構成の詳細については、こちらの記事も参照してください。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/b\/bf\/Find-Valence-Electrons-Step-10.jpg\/v4-460px-Find-Valence-Electrons-Step-10.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/b\/bf\/Find-Valence-Electrons-Step-10.jpg\/v4-828px-Find-Valence-Electrons-Step-10.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3 「オクテット則」を使用して、電子を軌道層に割り当てます。電子が原子に追加されると、上記の規則に従って異なる軌道に入ります。最初の 2 つは 1s 軌道に入り、次の 2 つは 2s 軌道に入り、次の 6 つは 2p 軌道に入ります。遷移金属以外の原子を扱う場合、これらの軌道は原子核の周りに「軌道層」を形成し、各層は前の層よりも遠くなります。 2 つの電子しか保持できない最初の殻を除き、各殻には 8 つの電子を保持できます (これも遷移金属を除く)。これがオクテット則です。
- たとえば、ホウ素 (B) 元素は原子番号が 5 なので、電子が 5 個あり、電子配置が 1s ² 2s ² 2p ¹であることがわかります。最初の軌道には電子が 2 つしかないため、ホウ素には 2 つの軌道があることがわかります。1 つは 1s 電子が 2 つあり、もう 1 つは 2s 軌道と 2p 軌道に電子が 3 つあります。
- 別の例として、塩素 (1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁵ ) には 3 つの軌道殻があります。1 つの殻には 2 つの 1s 電子があり、1 つの殻には 2 つの 2s 電子と 6 つの 2p 電子があり、1 つの殻には 2 つの 3s 電子と 5 つの 3p 電子があります。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/f\/f7\/Find-Valence-Electrons-Step-11.jpg\/v4-460px-Find-Valence-Electrons-Step-11.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/f\/f7\/Find-Valence-Electrons-Step-11.jpg\/v4-728px-Find-Valence-Electrons-Step-11.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 4最外層にある電子の数を調べます。元素の電子殻がわかったので、価電子を見つけるのは簡単です。最外殻の電子の数を使用するだけです。最外殻がいっぱいの場合（つまり、電子が 8 個、または第 1 殻に 2 個ある場合）、その元素は不活性であり、他の元素と容易に反応しません。しかし、繰り返しになりますが、これらのルールは遷移金属に必ずしも適用されるわけではありません。
- 例えば、ホウ素の場合、第 2 殻に電子が 3 つあるため、ホウ素には価電子が3 つあると言えます。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/6\/6d\/Find-Valence-Electrons-Step-12.jpg\/v4-460px-Find-Valence-Electrons-Step-12.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/6\/6d\/Find-Valence-Electrons-Step-12.jpg\/v4-828px-Find-Valence-Electrons-Step-12.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 5周期表の行を軌道層として使用するためのショートカット。周期表の横の列は元素の「周期」と呼ばれます。表の上から順に、各周期はその周期内の原子が持つ電子殻の数に対応します。これをショートカットとして使用して、元素が持つ価電子の数を判定できます。周期の左側から数え始めるだけです。同様に、この方法は遷移金属、つまり 3 ～ 12 族の元素には使用できません。
- たとえば、セレン元素は第 4 周期にあるため、4 つの軌道殻を持つことがわかっています。セレンは第 4 周期表の左から 6 番目の元素であるため (遷移金属は無視)、最外殻の第 4 殻には 6 個の電子があり、したがってセレンには6 個の価電子があることがわかります。
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ヒント

電子配置は、軌道の代わりに希ガス（第 18 族の元素）を使用して簡潔に記述できることに注意してください。たとえば、ナトリウムの電子配置は [Ne]3s1 と表記されます。基本的にはネオンと同じですが、3s 軌道に余分な電子が 1 つあります。
遷移金属には、完全に満たされていない価電子サブシェルが存在する場合があります。遷移金属の価電子の具体的な数を決定するには量子論の原理が関係しており、この記事の範囲を超えています。
周期表は国によって異なることに注意してください。したがって、混乱を避けるために、正しい最新の周期表を使用していることを確認してください。
価電子を見つけるには、最後の軌道にいつ追加または削除するかを知ることが重要です。

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