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]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
関連項目
