第7族元素

第7族元素(だいななぞくげんそ)は、周期表において第7族に属するマンガンテクネチウムレニウムボーリウムのこと。マンガン族元素と呼ばれることもある

7
周期
4 25
Mn
5 43
Tc
6 75
Re
7 107
Bh

最外殻のs軌道と、一つ内側のd軌道を占有する電子の和が7個になる。従って、最大の原子価は、7価である。通常は、2価、3価の場合が多い。

閉殻していないd軌道を持ち、遷移元素として取り扱われる。

性質

第7族元素では、価電子および内殻電子電子構造はd5s2構造をとる。

マンガン
25Mn
テクネチウム
43Tc
レニウム
75Re
電子配置[Ar]3d54s2[Kr]4d55s2[Xe]4f145d46s2
第1イオン化エネルギー
(kJ mol-1
719.1702749
第2イオン化エネルギー
(kJ mol-1
1,509.11,472 
第3イオン化エネルギー
(kJ mol-1
3,248.42,850 
第4イオン化エネルギー
(kJ mol-1
4,940  
第5イオン化エネルギー
(kJ mol-1
6,990  
第6イオン化エネルギー
(kJ mol-1
9,200  
第7イオン化エネルギー
(kJ mol-1
11,508  
電子親和力
(電子ボルト)
0.6660.7460.815
電気陰性度
(Allred-Rochow)
1.60 1.46
イオン半径
(pm; M4+
67(6配位)79(6配位) 
イオン半径
(pm; M7+
39(4配位) 52 (4配位)
67 (6配位)
金属結合半径
(pm)
112135137
融点
(K)
1,5172,4303,459
沸点
(K)
2,2354,5385,869
酸化還元電位 E0 (V)1.23(MO2/Mn2+0.272
(MO2/M)
0.22
(MO2/M)

第7族元素のマンガンは、その存在量も多い(地殻の0.085%)元素で、5種類存在する酸化物のうち、4種が天然に産出する。レニウムは、モリブデン鉱石である輝水鉛鉱 MoS2 中に極く少量含まれ、モリブデン精製の煤煙や特定の銅鉱石の副産物中から得られる。テクネチウムは、全ての同位体放射性であり、天然にはウラン自発核分裂して生じる 99Tc(半減期2.14×105年)が痕跡量が存在するだけである。そしてテクネチウムは、最初の人工元素として、モリブデンに重陽子を照射して製造された。

第7族元素は、錯体化合物を含めると、s電子およびd電子を全て与えた+7から-1価の状態まで取りうる。しかし、テクネチウムとレニウムは性質が似ているものの、マンガンはその性質はいささか異なる。テクネチウムとレニウムの単塩は、好んで酸化数 +4, +5, +7の状態を取るのに対して、マンガンの単塩は +2, +4,+6,+7の状態を取る。そして、Mn(+2)の自由エネルギーは著しく低く、マンガンはMn(+2)の状態が最も安定である。言い換えると、マンガンの多の酸化状態は不安定であることを示唆する。実際に、高次酸化状態のマンガンの化合物は酸化剤として有用であり、単体マンガンは還元剤として有用である。

マンガンは反応性の高い元素で、ハロゲン酸素硫黄炭素窒素、および多くの非金属と化合物を形成する。また、合金である鋼鉄には、何れもマンガンが含まれ、製鉄業においては、重要な添加元素である。テクネチウムとレニウムとは性質が似ており、酸化物、硫化物ハロゲン化物を与える。テクネチウムの半減期の短い同位体は、医療放射線減(主にトレーサー)として利用される。希少で高価なレニウムは、工業的に大量に利用されることはないが、実験室での脱水素触媒や、フィラメントの添加物や熱電対として利用される。そして、99Tcは原子炉でのウランの核分裂生成物の6%を占める。すなわち、100MW級の原子炉では、毎日約2.5gのテクネチウムが生成している。したがって、今日では天然に存在する安定核種のレニウムよりも、放射性核種のテクネチウムの方が入手しやすい。

参考文献

  • 日本化学会編『化学便覧 基礎編 1・2』丸善、2004年、改訂5版。ISBN 4-621-07341-9。
  • ヘスロップ、ジョーンズ『無機化学 上』斎藤喜彦訳、東京化学同人、1977年。全国書誌番号:78003718OCLC 47510118
  • ヘスロップ、ジョーンズ『無機化学 下』斎藤喜彦訳、東京化学同人、1978年。全国書誌番号:78007765OCLC 47510163
  • F.A.コットン、G.ウィルキンソン『無機化学 上』中原勝儼訳、培風館、1987年、第4版。ISBN 4-563-04192-0。
  • F.A.コットン、G.ウィルキンソン『無機化学 下』中原勝儼訳、培風館、1988年、第4版。ISBN 4-563-04193-9。

関連項目


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