周期（周期表）

周期表の周期は、化学元素の列です。同じ列にあるすべての元素は、同じ数の電子殻を持っています。周期内の次の元素はそれぞれ、前の元素よりも陽子が1つ多く、金属性が低くなります。このように配置されると、同じグループ（列）内の元素は、周期律を反映して、同様の化学的および物理的特性を持ちます。たとえば、ハロゲンは最後から2番目のグループ（グループ17）にあり、高い反応性や、希ガスの電子配置に到達するために電子を1つ獲得する傾向など、同様の特性を共有しています。2022年現在、合計118の元素が発見され、確認されています。 ^{[アップデート]}

現代の量子力学は、電子殻の観点からこれらの特性の周期的な傾向を説明します。原子番号が増加すると、電子殻は順序規則図に示されている順序でほぼ電子で満たされます。各電子殻の充填は、表の行に対応します。

周期表のf ブロックとp ブロックでは、同じ周期内の元素は一般に特性の傾向や類似性を示しません (グループを下る垂直の傾向がより顕著になります)。ただし、 d ブロックでは周期間の傾向が顕著になり、f ブロックの元素は周期間で高度な類似性を示します。

現在、周期表には 7 つの完全な周期があり、118 個の既知の元素で構成されています。新しい元素は 8 番目の周期に配置されます。拡張周期表を参照してください。元素はブロックごとに以下のように色分けされています。赤は s ブロック、黄色は p ブロック、青は d ブロック、緑は f ブロックです。

最初の周期に含まれる元素は他の周期よりも少なく、水素とヘリウムの2つだけです。したがって、これらの元素はオクテット則には従わず、デュプレット則に従います。化学的には、ヘリウムは希ガスのように振舞うため、第18族元素の一部と見なされます。ただし、原子核構造の点ではsブロックに属しているため、第2族元素として分類される場合もあれば、第2族と第18族の両方に分類される場合もあります。水素は電子を容易に失ったり得たりするため、化学的には第1族と第17族の両方の元素として振舞います。

• 水素（H）は化学元素の中で最も豊富で、宇宙の元素質量の約75％を占めています。^[1]イオン化した水素は単なる陽子です。主系列の星は主にプラズマ状態の水素で構成されています。元素水素は地球上では比較的稀で、メタンなどの炭化水素から工業的に生産されています。水素はほとんどの元素と化合物を形成でき、水やほとんどの有機化合物に存在します。^[2]
• ヘリウム（He）は、極端な条件を除いて気体としてのみ存在します。 ^[3]ヘリウムは2番目に軽い元素であり、宇宙で2番目に豊富な元素です。^{[4]ヘリウムのほとんどは}ビッグバンの間に形成されましたが、新しいヘリウムは恒星での水素の核融合によって生成されます。 ^[5]地球上では、ヘリウムは比較的希少であり、一部の放射性元素の自然崩壊の副産物としてのみ発生します。^[6]このような「放射性」ヘリウムは、最大7体積パーセントの濃度で天然ガス内に閉じ込められています。 ^[7]

第 2 周期元素には2s軌道と2p 軌道が含まれます。これらには、水素のほかに生物学的に最も重要な元素である炭素、窒素、酸素が含まれます。

• リチウム（Li）は最も軽い金属であり、最も密度の低い固体元素です。^[8]非イオン化状態では最も反応性の高い元素の1つであるため、天然には化合物の形でしか見つかりません。ビッグバンの時に大量に生成された最も重い原始元素です。
• ベリリウム（Be）は、軽金属の中で最も融点が高い金属の一つです。 少量のベリリウムはビッグバン中に合成されましたが、そのほとんどは恒星の中で崩壊または反応して、炭素、窒素、酸素などのより大きな原子核を作りました。 ベリリウムは、国際がん研究機関によってグループ1の発がん性物質に分類されています。^{[9] 1%から15%の人がベリリウムに敏感で、}呼吸器系や皮膚に慢性ベリリウム症と呼ばれる炎症反応を起こすことがあります。 ^[10]
• ホウ素（B）は天然には遊離元素として存在せず、ホウ酸塩などの化合物の形で存在します。ホウ素は植物に必須の微量栄養素であり、細胞壁の強度と発達、細胞分裂、種子と果実の発達、糖の輸送、ホルモンの発達に必要ですが、^{[11] [12]}高濃度では有毒です。
• 炭素（C）は、質量で見ると水素、ヘリウム、酸素に次いで宇宙で4番目に多い元素であり^[13]、人体では質量で酸素に次いで2番目に多い元素であり^[14] 、原子数では3番目に多い。^[15]炭素はC-C結合の長く安定した鎖を形成できるため、炭素を含む化合物の数はほぼ無限である。^{[16] [17]}生命に不可欠なすべての有機化合物には、少なくとも1つの炭素原子が含まれている。^{[16] [17} ]水素、酸素、窒素、硫黄、リンと結合した炭素は、あらゆる重要な生物学的化合物の基礎となっている。^[17]
• 窒素(N) は主に不活性な 二原子ガス N ₂として存在し、地球の大気の体積の 78% を占めています。これはタンパク質の必須成分であり、したがって生命にとって必須の成分です。
• 酸素(O) は体積で大気の 21% を占め、水の主成分であるだけでなく、すべての (またはほぼすべての) 動物の呼吸に必要です。酸素は宇宙で 3 番目に豊富な元素であり、酸素化合物は地球の地殻の大部分を占めています。
• フッ素(F) は非イオン化状態で最も反応性の高い元素であるため、自然界ではその状態では決して見つかりません。
• ネオン（Ne）はネオン照明に使用される希ガスです。

第 3 周期の元素はすべて自然界に存在し、少なくとも 1 つの安定同位体を持っています。希ガスのアルゴンを除くすべての元素は、基礎的な地質学と生物学に不可欠です。

• ナトリウム（Na）はアルカリ金属です。地球の海には塩化ナトリウム（食塩）の形で大量に存在します。
• マグネシウム（Mg）はアルカリ土類金属です。マグネシウムイオンはクロロフィルに含まれています。
• アルミニウム(Al) は遷移後金属です。地殻中に最も多く存在する金属です。
• シリコン(Si) は半金属です。半導体であるため、多くの集積回路の主要コンポーネントになっています。二酸化ケイ素は砂の主成分です。炭素が生物学におけるのと同様に、シリコンは地質学におけるのです。
• リン(P) はDNAに必須の非金属です。反応性が非常に高いため、自然界では自由元素として見つかりません。
• 硫黄(S) は非金属です。システインとメチオニンという2 つのアミノ酸に含まれています。
• 塩素(Cl) はハロゲンです。最も反応性の高い元素の 1 つであるため、地表では塩化ナトリウムとしてよく見られます。塩素の化合物は、特にプールで消毒剤として使用されます。
• アルゴン(Ar) は希ガスであるため、ほとんど反応しません。白熱電球には、フィラメントを高温で保護するために、アルゴンなどの希ガスが充填されていることがよくあります。

第 4 周期には、生物学的に必須の元素であるカリウムとカルシウムが含まれ、より軽い遷移金属を含むd ブロックの最初の周期です。これには、主系列星で生成される最も重い元素であり、地球の主成分である鉄や、コバルト、ニッケル、銅などの他の重要な金属が含まれます。ほとんどすべてが生物学的役割を果たしています。

第 4 周期を構成するのは、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、臭素、クリプトンの6 つの p ブロック元素です。

第 5 周期には第 4 周期と同じ数の元素があり、同じ基本構造をたどりますが、遷移後金属が 1 つ多く、非金属が 1 つ少ないです。生物学的役割を持つ 3 つの最も重い元素のうち 2 つ (モリブデンとヨウ素) がこの周期に含まれます。第 6 周期のタングステンはより重く、初期のランタノイドのいくつかも含まれています。第 5 周期には、最も軽い放射性元素 であるテクネチウムも含まれます。

第 6 周期は、ランタノイド(希土類元素とも呼ばれる) を含むf ブロックを含む最初の周期であり、最も重い安定した元素が含まれます。これらの重金属の多くは有毒であり、一部は放射性ですが、白金と金は大部分が不活性です。

第 7 周期の元素はすべて放射性です。この周期には、地球上で自然に存在する最も重い元素であるプルトニウムが含まれます。この周期の以降の元素はすべて人工的に合成されました。これらのうち 5 種類 (アメリシウムからアインシュタイニウムまで) は現在、巨視的量で入手可能ですが、ほとんどは極めて希少で、マイクログラム以下の量でしか製造されていません。後の方の元素の中には、研究室で一度に数原子の量でしか確認されていないものもあります。

これらの元素の多くは希少であるため、実験結果はあまり広範囲ではありませんが、第 7 周期表では他の周期表に比べて周期的およびグループ的な挙動の傾向があまり明確に定義されていないようです。フランシウムとラジウムはそれぞれ第 1 族および第 2 族の典型的な特性を示しますが、アクチノイドはランタノイドよりもはるかに多様な挙動と酸化状態を示します。第 7 周期表のこれらの特異性は、さまざまな要因によるものと考えられますが、その要因には、最終的にはその巨大な原子核からの非常に高い正電荷によって引き起こされる、大きなスピン軌道相互作用や相対論的効果が含まれます。

第 8 周期の元素はまだ合成されていません。gブロックが予測されています。第 8 周期に予測されているすべての元素が実際に物理的に可能であるかどうかは明らかではありません。したがって、第 9 周期は存在しない可能性があります。

• グループ（周期表）