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
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の電子構造は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） |
719.1 | 702 | 749 |
| 第2イオン化エネルギー （kJ mol-1） |
1,509.1 | 1,472 | |
| 第3イオン化エネルギー （kJ mol-1） |
3,248.4 | 2,850 | |
| 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） |
0.666 | 0.746 | 0.815 |
| 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） |
112 | 135 | 137 |
| 融点 （K） |
1,517 | 2,430 | 3,459 |
| 沸点 （K） |
2,235 | 4,538 | 5,869 |
| 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、モリブデンの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、全ての同位体が放射性であり、天然にはウランが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、鉄の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、医療用放射線減（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:78003718。OCLC 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:78007765。OCLC 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
| 周期表 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||||||||||||
| 1 | H | He | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||||||||||||
| 5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||||||||||||
| 6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |||||||||||
| 7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |||||||||||
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