第5周期の元素

ルビジウムは周期表の第5周期に最初に配置される元素です。これはアルカリ金属であり、周期表の中で最も反応性の高いグループに属し、他のアルカリ金属や他の周期5の元素と性質や類似点があります。たとえば、ルビジウムは5つの電子殻を持ち、これは他のすべての周期5の元素に見られる性質ですが、その電子配置の末尾は他のすべてのアルカリ金属と同様にs ¹です。^{[ 5 ]}また、ルビジウムはアルカリ金属の原子番号が増加するにつれて反応性が増加する傾向にも従っており、カリウムよりも反応性が高いですが、セシウムよりは低いです。さらに、カリウムとルビジウムはどちらも点火するとほぼ同じ色を発するため、研究者はこれら2つの第1族元素を区別するために異なる方法を使用する必要があります。^{[ 6 ]}ルビジウムは他のほとんどのアルカリ金属と同様に空気中で酸化されやすく、化学式Rb2Oの黄色い固体である酸化ルビジウムに容易に変化する_。^{[ 7 ]}

ストロンチウムは第5周期の2番目の元素です。アルカリ土類金属であり、比較的反応性の高いグループに属しますが、アルカリ金属ほど反応性は高くありません。ルビジウムと同様に、5つの電子殻（エネルギー準位）を持ち、マデルング則に従って5s軌道に2つの電子があります。ストロンチウムは軟らかい金属で、水と接触すると非常に反応性が高いです。水と接触すると、酸素原子と水素原子の両方と結合して水酸化ストロンチウムと純粋な水素ガスを生成し、水素ガスは空気中に急速に拡散します。さらに、ストロンチウムはルビジウムと同様に空気中で酸化され、黄色に変色します。点火すると、強い赤い炎を上げて燃焼します。

イットリウムは、記号Y、原子番号39の化学元素です。銀白色の金属質の遷移金属で、化学的にはランタノイドに似ており、「希土類元素」に分類されることがよくあります。^{[ 8 ]}イットリウムは、希土類鉱物中でランタノイドと結合した状態でほぼ常に存在し、自然界では単体として見つかることはありません。その唯一の安定同位体である^89Yは、自然界に存在する唯一の同位体でもあります。

1787年、カール・アクセル・アレニウスはスウェーデンのイッテルビー近郊で新しい鉱物を発見し、村の名前をとってイッテルバイトと名付けた。1789年、ヨハン・ガドリンはアレニウスのサンプルからイットリウムの酸化物を発見し^{[ 9 ]}、アンダース・グスタフ・エーケベリはこの新しい酸化物をイットリアと名付けた。元素イットリウムは1828年にフリードリヒ・ヴェーラーによって初めて単離された^{[ 10 ]}。

イットリウムの最も重要な用途は、テレビのブラウン管（CRT）ディスプレイやLEDで使用される赤色蛍光体などの蛍光体の製造です。^{[ 11 ]}その他の用途としては、電極、電解質、電子フィルター、レーザー、超伝導体の製造、さまざまな医療用途、さまざまな材料の特性を向上させるための微量添加などがあります。イットリウムには既知の生物学的役割はなく、イットリウム化合物への曝露はヒトに肺疾患を引き起こす可能性があります。^{[ 12 ]}

ジルコニウムは、元素記号Zr、原子番号40の化学元素です。ジルコニウムという名前は、鉱物ジルコンに由来します。原子量は91.224です。チタンに似た、光沢のある灰白色の強靭な遷移金属です。ジルコニウムは主に耐火物や乳白剤として使用されますが、耐食性に優れているため、少量であれば合金剤としても使用されます。ジルコニウムは主に鉱物ジルコンから得られ、ジルコンはジルコニウムの最も重要な形態です。

ジルコニウムは、二酸化ジルコニウムや二塩化ジルコノセンなど、さまざまな無機化合物および有機金属化合物を形成する。天然には5つの同位体が存在し、そのうち3つは安定同位体である。ジルコニウム化合物は生物学的役割を持たない。

ニオブ（またはコロンビウム）は、元素記号Nb、原子番号41の化学元素です。柔らかく、灰色で、延性のある遷移金属であり、ニオブの主要な商業的供給源であるパイロクロア鉱物やコロンバイトによく見られます。その名前はギリシャ神話のタンタロスの娘ニオベに由来します。

ニオブはタンタルと物理的・化学的性質が似ているため、両者を区別することは困難です。イギリスの化学者チャールズ・ハチェットは1801年にタンタルに似た新元素を発見し、コロンビウムと名付けました。1809年、イギリスの化学者ウィリアム・ハイド・ウォラストンはタンタルとコロンビウムが同一であると誤って結論付けました。1846年、ドイツの化学者ハインリヒ・ローゼはタンタル鉱石に第二の元素が含まれていることを突き止め、ニオブと名付けました。1864年と1865年に一連の科学的発見により、ニオブとコロンビウムは（タンタルとは区別して）同一の元素であることが明らかになり、その後1世紀にわたり両方の名称が互換的に使用されました。1949年に正式にニオブという名称が採用されました。

ニオブが商業的に利用されるようになったのは20世紀初頭になってからのことです。ブラジルはニオブと、ニオブと鉄の合金であるフェロニオブの主要生産国です。ニオブは主に合金に使用され、その大部分はガスパイプラインなどに使用される特殊鋼に含まれています。合金中のニオブ含有量は最大でも0.1%ですが、このわずかな割合のニオブが鋼の強度を向上させます。ニオブ含有超合金の温度安定性は、ジェットエンジンやロケットエンジンでの使用において重要です。ニオブは様々な超伝導材料にも使用されています。チタンやスズも含むこれらの超伝導合金は、 MRIスキャナーの超伝導磁石に広く使用されています。ニオブのその他の用途としては、溶接、原子力産業、電子機器、光学、貨幣学、宝飾品などがあります。最後の2つの用途では、ニオブの低毒性と陽極酸化による着色性が特に利点となります。

モリブデンは、記号Mo、原子番号42 の第 6 族の化学元素です。その名前は、ネオ ラテン語のMolybdaenumから来ており、古代ギリシャ語のΜόλυβδος molybdosに由来し、鉛を意味します。この語自体は、アナトリアのルウィ語とリュディア語からの借用語であると提案されています^{[ 13 ]} 。これは、モリブデンの鉱石が鉛鉱石と混同されていたためです^{[ 14 ]} 。銀色の金属である単体のモリブデンは、あらゆる元素の中で6 番目に高い融点を持っています。硬くて安定した炭化物を容易に形成するため、高強度鋼合金によく使用されます。モリブデンは地球上では単体の金属として存在せず、鉱物中にさまざまな酸化状態で存在します。工業的には、モリブデン化合物は、顔料や触媒として、高圧および高温用途に使用されます。

モリブデン鉱物は古くから知られていたが、この元素が（他の金属の鉱物塩とは異なる新しい元素として）「発見」されたのは、1778年にカール・ヴィルヘルム・シェーレによってである。この金属が初めて単離されたのは、1781年にペーター・ヤコブ・ヒェルムによってである。

ほとんどのモリブデン化合物は水への溶解度が低いが、モリブデン酸イオンMoO ₄ ^{2−は溶解性があり、モリブデン含有鉱物が}酸素と水に接触すると形成される。

テクネチウムは原子番号43、記号Tcの化学元素です。安定同位体を持たない最小の原子番号の元素であり、すべての形態が放射性です。テクネチウムはほぼすべて人工的に製造され、自然界にはごく微量しか存在しません。天然のテクネチウムは、ウラン鉱石中の自発的な核分裂生成物として、またはモリブデン鉱石中の中性子捕獲によって生成されます。この銀灰色の結晶性遷移金属の化学的性質は、レニウムとマンガンの中間です。

テクネチウムの多くの性質は、この元素が発見される前にドミトリ・メンデレーエフによって予測されていました。メンデレーエフは自身の周期表に空白があることに気づき、未発見の元素にエカマンガン（Em ）という仮称を与えました。1937年、テクネチウム（特にテクネチウム97同位体）は、主に人工的に生成された最初の元素となり、その名前はギリシャ語のτεχνητός （ 「人工の」という意味）に由来しています。

その短寿命のガンマ線放出核同位体であるテクネチウム-99mは、核医学においてさまざまな診断検査に使用されています。テクネチウム-99は、ガンマ線を放出しないベータ粒子源として使用されています。商業的に生産される長寿命のテクネチウム同位体は、原子炉内でウラン-235が核分裂した際の副産物であり、核燃料棒から抽出されます。テクネチウムの同位体には420万年（テクネチウム-98 ）より長い半減期を持つものがないため、数十億年前の赤色巨星で1952年にテクネチウムが検出されたことは、恒星がより重い元素を生成できるという理論を裏付けるのに役立ちました。 

ルテニウムは、元素記号Ru、原子番号44 の化学元素です。周期表の白金族に属する希少な遷移金属です。白金族の他の金属と同様に、ルテニウムはほとんどの化学物質に対して不活性です。ロシアの科学者カール・エルンスト・クラウスが1844 年にこの元素を発見し、ラテン語でRus'を意味するRutheniaにちなんで名付けました。ルテニウムは通常、白金鉱石の微量成分として存在し、世界の年間生産量はわずか約 12トンです。ルテニウムの大部分は、耐摩耗性電気接点や厚膜抵抗器の製造に使用されます。ルテニウムの用途としては、一部の白金合金への使用が挙げられます。

ロジウムは、希少な銀白色の硬質で化学的に不活性な遷移金属であり、白金族元素です。元素記号はRh、原子番号は45です。同位体は^103Rhのみで、天然には単体金属、類似金属との合金として存在し、化合物として存在することはありません。ロジウムは最も希少な貴金属の一つであり、最も高価な金属の一つでもあります（現在では金が1オンスあたりの価格で最も高価になっています）。

ロジウムは、耐腐食性に優れた貴金属であり、白金族金属の他の元素とともに、白金鉱石やニッケル鉱石中に産出される。1803年にウィリアム・ハイド・ウォラストンによってそのような鉱石から発見され、強力な酸混合物である王水と反応して生成される塩素化合物の1つがバラ色であることから、その名が付けられた。

ロジウムの主な用途（世界のロジウム生産量の約80%）は、自動車の三元触媒コンバーターの触媒の一つとしてです。ロジウム金属は腐食やほとんどの強力な化学物質に対して不活性であり、また希少性も高いため、通常はプラチナやパラジウムと合金化され、高温耐性および耐腐食性コーティングに用いられます。ホワイトゴールドは、その外観を向上させるために薄いロジウム層でメッキされることが多く、スターリングシルバーは変色防止のためにロジウムメッキされることがよくあります。

ロジウム検出器は、原子炉内で中性子束レベルを測定するために使用される。

パラジウムは、化学記号Pd、原子番号46の化学元素です。1803年にウィリアム・ハイド・ウォラストンによって発見された、希少で光沢のある銀白色の金属です。彼は、小惑星パラスにちなんでこの金属を命名しました。パラス自体は、ギリシャ神話の女神アテナがパラスを倒した際に得た称号にちなんで名付けられました。パラジウム、プラチナ、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウムは、白金族金属（PGM）と呼ばれる元素群を形成します。これらの元素は化学的性質が似ていますが、パラジウムは融点が最も低く、密度も最も低いです。

パラジウムやその他の白金族金属の独特な特性により、それらは広く使用されています。今日製造されているすべての商品の4分の1は、PGMを含んでいるか、製造工程でPGMが重要な役割を果たしています。^{[ 15 ]}パラジウムとその同族元素である白金の供給量の半分以上は、自動車の排気ガス（炭化水素、一酸化炭素、二酸化窒素）から最大90%の有害ガスを、より害の少ない物質（窒素、二酸化炭素、水蒸気）に変換する触媒コンバーターに使用されています。パラジウムは、電子機器、歯科、医療、水素精製、化学用途、地下水処理にも使用されています。パラジウムは、水素と酸素を結合して電気、熱、水を生成する燃料電池に使用される技術で重要な役割を果たしています。

パラジウムやその他の白金族金属の鉱床は稀少であり、最も大規模な鉱床は、南アフリカのトランスバール盆地を覆うブッシュフェルト火成岩複合体のノーライト帯、アメリカ合衆国モンタナ州のスティルウォーター複合体、カナダのオンタリオ州サンダーベイ地区、そしてロシアのノリリスク複合体で発見されている。リサイクルもパラジウムの供給源の一つであり、主に廃触媒コンバーターから回収される。パラジウムは用途が多岐にわたり、供給源が限られているため、投資家の関心を集めている。

銀は、化学記号Ag（ラテン語: argentum、インド・ヨーロッパ祖語の語根*arg- は「灰色」または「輝く」を意味する）と原子番号47 を持つ金属元素です。柔らかく、白く、光沢のある遷移金属であり、あらゆる元素の中で最も高い電気伝導率と、あらゆる金属の中で最も高い熱伝導率を持っています。この金属は、純粋な単体（自然銀）として、金や他の金属との合金として、また輝銀鉱や塩化銀鉱などの鉱物として自然界に存在します。銀の大部分は、銅、金、鉛、亜鉛の精錬の副産物として生産されます。

銀は古くから貴金属として重宝され、装飾品、宝飾品、高級食器、調理器具（銀食器という言葉の由来）、そして貨幣の製造に用いられてきました。今日では、銀は電気接点や導体、鏡、化学反応の触媒としても使用されています。銀化合物は写真フィルムに用いられ、希釈硝酸銀溶液やその他の銀化合物は消毒剤や殺菌剤として使用されています。銀の多くの医療における抗菌用途は抗生物質に取って代わられましたが、臨床応用の可能性に関するさらなる研究は続けられています。

カドミウムは、記号Cd、原子番号48の化学元素です。この柔らかい青白色の金属は、化学的には第12族の他の2つの安定金属、亜鉛と水銀に似ています。亜鉛と同様に、ほとんどの化合物で+2の酸化状態を好み、水銀と同様に、遷移金属と比較して低い融点を示します。カドミウムとその同族元素は、元素または一般的な酸化状態で部分的に満たされたdまたはf電子殻を持たないため、必ずしも遷移金属とはみなされません。地殻中のカドミウムの平均濃度は、百万分率(ppm)で0.1～0.5です。1817年にドイツのストロマイヤーとヘルマンによって、炭酸亜鉛の不純物として同時に発見されました。

カドミウムはほとんどの亜鉛鉱石に微量成分として含まれており、亜鉛生産の副産物です。カドミウムは長い間顔料や鋼鉄の耐食性めっきに使用され、カドミウム化合物はプラスチックの安定化に使用されていました。ニッケルカドミウム電池やテルル化カドミウム太陽電池パネルでの使用を除けば、カドミウムの使用は一般的に減少しています。これらの減少は、競合技術、特定の形態や濃度におけるカドミウムの毒性、およびそれに伴う規制によるものです。^{[ 16 ]}

インジウムは、元素記号In、原子番号49の化学元素です。この希少で非常に柔らかく、展延性があり、融解しやすい金属は、化学的にはガリウムやタリウムに似ており、両者の中間的な性質を示します。インジウムは1863年に発見され、亜鉛鉱石中に初めて存在が確認された際の、スペクトルに現れる藍色の線にちなんで名付けられました。この金属は翌年に初めて単離されました。亜鉛鉱石は現在もインジウムの主要な供給源であり、化合物として産出されます。ごくまれに、天然（遊離）金属の粒として産出されることもありますが、これらは商業的に重要ではありません。

インジウムの現在の主な用途は、液晶ディスプレイやタッチスクリーンにおいて、酸化インジウムスズから透明電極を形成することであり、この用途が世界の採掘生産量を大きく左右している。薄膜として潤滑層を形成するためにも広く用いられており（第二次世界大戦中は高性能航空機のベアリングのコーティングに広く使用された）、特に低融点合金の製造にも使用され、一部の鉛フリーはんだの成分にもなっている。

インジウムは、いかなる生物にも利用されていないことが知られています。アルミニウム塩と同様に、インジウム(III)イオンは注射で投与すると腎臓に毒性を示すことがありますが、経口インジウム化合物は重金属塩のような慢性毒性はありません。これはおそらく、アルカリ性条件下での吸収率が低いためと考えられます。放射性インジウム111（化学的に非常に微量）は、核医学検査において、標識されたタンパク質や白血球の体内での動きを追跡するための放射性トレーサーとして使用されます。

スズは、記号Sn (ラテン語: stannum )で原子番号50 の化学元素です。周期表の第 14 族に属する主族金属です。スズは、隣接する第 14 族元素であるゲルマニウムと鉛の両方と化学的に類似しており、+2 と、わずかに安定な +4の 2 つの酸化状態をとることができます。スズは、49 番目に多く存在する元素であり、10 個の安定同位体を持つため、周期表の中で最も多くの安定同位体を持っています。スズは主に鉱物である錫石から得られ、錫石では二酸化スズSnO ₂として存在します。

この銀白色で展延性のある遷移後金属は空気中で酸化されにくく、腐食を防ぐために他の金属のコーティングに使用されます。紀元前3000年から大規模に使用された最初の合金は、スズと銅の合金である青銅でした。紀元前600年以降、純粋な金属スズが生産されました。青銅器時代から20世紀まで食器として使用されたのは、スズ85～90％、残りは一般的に銅、アンチモン、鉛からなる合金であるピューターです。現代では、スズは多くの合金に使用されており、最も有名なのはスズ/鉛軟ろうで、通常60％以上のスズを含んでいます。スズのもう1つの大きな用途は、鋼の耐腐食性スズめっきです。毒性が低いため、スズめっきされた金属は食品包装にも使用され、主に鋼で作られる缶詰の名前の由来となっています。

アンチモン（ラテン語：stibium ）は、記号Sb、原子番号51の有毒な化学元素です。光沢のある灰色の半金属で、自然界では主に硫化物鉱物の輝安鉱（Sb ₂ S ₃）として産出します。アンチモン化合物は古代から知られており、化粧品に使用されていました。金属アンチモンも知られていましたが、主に鉛として認識されていました。

中国は長らくアンチモンとその化合物の最大の生産国であり、その生産量の大部分は湖南省の西鉱山鉱山によるものです。アンチモン化合物は、多くの商業製品や家庭用品に含まれる塩素や臭素を含む難燃剤の主要な添加剤です。金属アンチモンの最大の用途は、鉛や錫の合金材料としてです。アンチモンは、はんだ、弾丸、ボールベアリングなどに使用される合金の特性を向上させます。近年注目されている用途としては、マイクロエレクトロニクスにおけるアンチモンの使用が挙げられます。

テルルは、記号Te、原子番号52 の化学元素です。脆く、やや毒性があり、希少な銀白色の半金属で、スズに似ています。テルルは化学的にセレンや硫黄と関連があります。元素結晶として自然界で発見されることもあります。テルルは地球上よりも宇宙でずっと多く存在します。地球の地殻におけるテルルの極めて希少な存在は、プラチナに匹敵するほどですが、これは原子番号が大きいことに加えて、高温の星雲の中で地球が形成された際に揮発性の水素化物を形成し、ガスとして宇宙空間に失われたことも一因です。

テルルは1782年、フランツ＝ヨーゼフ・ミュラー・フォン・ライヒェンシュタインによって、トランシルヴァニア（現在のルーマニアの一部）でテルルと金を含む鉱物から発見されました。マルティン・ハインリヒ・クラプロートは1798年、この新元素をラテン語で「地球」を意味する「tellus 」にちなんで命名しました。テルル化金鉱物（コロラド州テルライドの名の由来となった鉱物）は、最も有名な天然の金化合物です。しかし、テルル化金鉱物は、通常銅や鉛の生産の副産物として抽出されるテルル自体の商業的に重要な供給源ではありません。

テルルは商業的には主に合金、特に鋼鉄や銅の加工性向上に用いられる。太陽電池パネルや半導体材料としても利用され、テルル生産量のかなりの割合を占めている。

ヨウ素は、記号I、原子番号53の化学元素です。その名前は、元素ヨウ素蒸気の色にちなんで、ギリシャ語のἰοειδής ioeidēs （紫色またはすみれ色）に由来します。 ^{[ 17 ]}

ヨウ素とその化合物は、主に栄養分野で利用され、工業的には酢酸や特定のポリマーの製造に用いられています。ヨウ素は原子番号が比較的高く、毒性が低く、有機化合物に容易に結合するため、現代医学では多くのX線造影剤の原料として使用されています。ヨウ素には安定同位体が1種類しかありません。また、多くの放射性同位体も医療用途で利用されています。

地球上では、ヨウ素は主に水溶性の高いヨウ化物イオン I⁻ として存在し^、海洋や塩水池に濃縮されています。他のハロゲンと同様に、遊離ヨウ素は主に二原子分子_I₂として存在し、遊離酸素などの酸化剤によってヨウ化物から酸化された後、一時的に遊離ヨウ素として存在します。宇宙においても地球上でも、ヨウ素は原子番号が大きいため、比較的希少な元素です。しかし、海水中に存在するため、生物学において重要な役割を果たしています（下記参照）。

キセノンは、記号Xe、原子番号54の化学元素です。無色、重く、無臭の希ガスであるキセノンは、地球の大気中に微量に存在します。 ^{[ 18 ]}一般的に反応性は低いものの、キセノンは、合成された最初の希ガス化合物であるヘキサフルオロプラチナ酸キセノンの形成など、いくつかの化学反応を起こすことがあります。 ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

天然に存在するキセノンは、9つの安定同位体から構成されています。また、放射性崩壊を起こす40以上の不安定同位体も存在します。キセノンの同位体比は、太陽系の初期の歴史を研究するための重要なツールです。^{[ 22 ]}放射性キセノン135は、核分裂の結果としてヨウ素135から生成され、原子炉内で最も重要な中性子吸収体として機能します。^{[ 23 ]}

キセノンはフラッシュランプ^{[ 24 ]}やアークランプ^{[ 25 ]}、全身麻酔薬[ ^{26 ]に}使用されています。最初のエキシマレーザー設計では、レーザー媒質としてキセノン二量体分子（Xe _{2 ）が使用され}^{[ 27 ]}、初期のレーザー設計ではポンプとしてキセノンフラッシュランプが使用されました^{[ 28 ]}。キセノンは、仮説上の弱相互作用性大粒子^{[ 29 ]}の探索や、宇宙船のイオンスラスタの推進剤としても使用されています^{[ 30 ]}。