第7族元素
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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。
[編集] 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]3d54s1 | [Kr]4d55s1 | [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にており、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。
[編集] 引用文献
- 日本化学会編,『化学便覧』基礎編, 改訂5版, 丸善
- R.B.ヘスロップ, K. ジョーンズ, 『無機化学』, 東京化学同人
- F.A.コットン, G.ウイルキンソン, 『無機化学』, 培風館 ISBN4-563-04066-5
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