内部遷移金属は、周期表の下 2 行、主遷移金属ブロックのすぐ下に位置する化学元素のグループです。
内部遷移金属は 2 つのグループに分類されます。
- 原子番号が 57 から 71 までのランタニド、および
- アクチニド、原子番号は 89 から 103 までです。
周期表の内部遷移元素をさらに詳しく調べてみましょう。
内部遷移金属とは何ですか?そして、なぜそれらが一番下に置かれているのでしょうか？
内部遷移金属は、周期表の一番下に位置する元素のグループを構成します。
これらの内部遷移金属は遷移金属の一部にすぎず、遷移金属と同様の性質を持っています。ただし、グループ 3 の延長としてインテリア セクションに配置されます。
したがって、これらの金属元素は内部遷移金属と呼ばれます。
なぜ周期表の一番下にあるのでしょうか?
内部遷移金属が 3 族の延長として配置される場合、周期表は非常に長くなります (以下に示すように)。
したがって、A4 フォーマットの用紙に収まるように、内部遷移金属の 2 列が下部に配置されます。
さらに、これらの内部遷移元素はf 軌道に価電子を持っているため、これらの元素は同様の化学的性質を示します。
内部遷移金属が周期表の一番下に配置されるのは、これらの理由からです。
内部遷移金属のリスト
内部遷移金属のリストを以下に示します。
| 原子番号 | シンボル | 元素名と記号 |
| 57 | そこには | ランタン |
| 58 | これ | セリウム |
| 59 | 広報 | プラセオジム |
| 60 | SD | ネオジム |
| 61 | 午後 | プロメチウム |
| 62 | 少し | サマリウム |
| 63 | 私たち | ユーロピウム |
| 64 | 神 | ガドリニウム |
| 65 | 結核 | テルビウム |
| 66 | ディ | ジスプロシウム |
| 67 | ホー | ホルミウム |
| 68 | ああ | エルビウム |
| 69 | TM | ツリウム |
| 70 | イブ | イッテルビウム |
| 71 | 読む | ルテチウム |
| 89 | 交流 | アクチニウム |
| 90 | Th | トリウム |
| 91 | ペンシルベニア州 | プロタクチニウム |
| 92 | U | ウラン |
| 93 | NP | ネプツニウム |
| 94 | できた | プルトニウム |
| 95 | 午前 | アメリシウム |
| 96 | cm | キュリウム |
| 97 | BK | バークリウム |
| 98 | 見る | カリフォルニア |
| 99 | は | アインスタイニウム |
| 100 | FM | フェルミウム |
| 101 | メリーランド州 | メンデレビウム |
| 102 | いいえ | ノーベリウム |
| 103 | 左/右 | ローレンス |
内部遷移金属に関する事実
以下に、内部遷移金属に関する興味深い事実をいくつか示します。
- 内部遷移金属には、ランタニドとアクチニドの 2 種類があります。ランタニドは原子番号 57 (ランタン) から 71 (ルテチウム) の範囲の 15 個の元素であり、アクチニドは原子番号 89 (アクチニウム) から 103 (ローレンシウム) の範囲の 15 個の元素です。
- 内部遷移金属は f 軌道の存在により独特の電子配置を持っています。これにより、高い融点や沸点、錯イオンの形成、常磁性などの異常な化学的および物理的特性が生じます。
- 内部遷移金属のほとんどは放射性であり、一部は原子炉や兵器に使用されています。
- 内部遷移金属はテクノロジーと産業において重要です。たとえば、ネオジムとサマリウムは強力な磁石の製造に使用され[1] 、セリウムは車両の排出ガスを削減するための触媒コンバーターに使用されます。 [2]
- ランタニドは、地球の地殻では比較的稀であるため、「希土類元素」とも呼ばれます。しかし、実際には珍しいものではなく、多くの鉱物に含まれています。
- アクチニドはすべて放射性であり、ウランやプルトニウムなどの一部は原子力発電や兵器にとって重要です。しかし、それらは放射能により環境および健康上のリスクももたらします。
- 内部遷移金属は古くから知られており、宝飾品や装飾品に使用されていました。しかし、それらは20世紀になるまで広く研究されたり、理解されたりすることはありませんでした。
内部遷移金属の性質
内部遷移金属のいくつかの特性を次に示します。
- 電子配置:内部遷移金属は部分的に f 軌道を満たしており、独特の電子配置と珍しい化学的および物理的特性を与えています。
- 高い融点と沸点:内部遷移金属は、f 軌道内の不対電子の存在による強い金属結合により、高い融点と沸点を持ちます。
- 常磁性:内部遷移金属は常磁性です。これは、f 軌道に不対電子が存在するため、磁場に引き寄せられることを意味します。
- 錯イオンの形成:内部遷移金属は空の f 軌道が利用できるため、他の原子または分子からの電子を受け入れることができるため、錯イオンを形成することがあります。
- 放射能:多くの内部遷移金属は、核内に不安定な同位体が存在するため放射性です。
- 酸化状態:内部遷移金属は、f 軌道に複数の価電子が存在するため、高酸化状態を含むさまざまな酸化状態を示します。
- 類似した化学的性質:ランタニドとアクチニドは類似した化学的性質を持っているため、互いに分離することが困難です。
- 金属光沢:内部遷移金属は一般に光沢があり、高い光反射率により金属光沢を持っています。
内部遷移金属の使用
内部遷移金属は、その独特の特性により幅広い用途に使用されます。内部遷移金属の用途には次のようなものがあります。
- 原子力エネルギー:多くの内部遷移金属、特にウランのようなアクチニドは、原子炉や兵器の燃料として使用されます。
- 磁石:ネオジム、サマリウム、ガドリニウムなどのランタニドは、コンピューターのハードドライブ、風力タービン、MRI 装置など、さまざまな用途向けの強力な磁石を製造するために使用されます。
- 照明:ユウロピウムやテルビウムなどのランタニドは、蛍光灯や LED 照明用の蛍光体の製造に使用されます。 [3]
- 触媒作用:セリウムのようなランタニドは、石油精製や汚染防止などの多くの工業プロセスで触媒として使用されます。
- ガラス製造:エルビウムやイッテルビウムなどのランタニドはガラスの着色に使用され、セリウムはガラスの研磨に使用されます。
- 医療画像:ガドリニウムやテルビウムなどのランタニドは、MRI スキャンの造影剤に使用されます。 [4]
- エレクトロニクス:ジスプロシウムやテルビウムなどのランタニドは、マイクロ波フィルターや LCD スクリーンなどの電子機器に使用されています。
- 防衛:内部遷移金属は、核兵器や徹甲弾などの防衛技術に使用されています。
まとめ
内部遷移金属は、周期表の下 2 行、主遷移金属ブロックのすぐ下に位置する化学元素のグループです。
それらはランタニド族とアクチニド族の 2 つのグループに分けられ、それぞれ原子番号は 57 ～ 71 と 89 ～ 103 の範囲にあります。
内部遷移金属の位置は、それらの価電子が同様の化学的性質を持つ f 軌道にあるため、周期表の一番下にあります。
内部遷移金属は、高い融点と沸点、錯イオンの形成、および常磁性を持っています。また、f 軌道内に複数の価電子が存在するため、高酸化状態を含むさまざまな酸化状態も示します。