第3族元素
周期表の第3カラムに属する元素
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第3族元素（だいさんぞくげんそ）とは周期表の第3カラムに属する元素。ただし、IUPACが周期表の公式な標準を定めていないため、採用する周期表により複数の異なる定義がある。
- スカンジウム (21Sc)、イットリウム (39Y)、ランタン (57La)、アクチニウム (89Ac)
- スカンジウム (21Sc)、イットリウム (39Y)、ルテチウム (71Lu)、ローレンシウム (103Lr)
- スカンジウム (21Sc)、イットリウム (39Y)、ランタノイド (57La-71Lu)、アクチノイド (89Ac-103Lr)
- スカンジウム (21Sc)、イットリウム (39Y)
以下では、3.のグループについて述べる。
スカンジウム族とも呼ばれる。スカンジウム族にも、第3族と同様に意味の曖昧さがある。
スカンジウム、イットリウム、ランタノイド（アクチノイドは含まない）は、希土類元素（レアアース）と総称される。
第3族は第1族や第2族と異なり、閉殻になっていないd軌道（あるいはf軌道）を持つことから遷移元素として取り扱われる。
性質
編集の電子配置を持つ。3価の陽イオンとなりやすい。
内殻電子に不対電子や空軌道を持つ電子構造を有する。（dブロック元素、fブロック元素）
| 電子配置 | 第1イオン化エネルギー (kJ mol-1) |
第2イオン化エネルギー (kJ mol-1) |
第3イオン化エネルギー （kJ mol-1） |
電子親和力 （電子ボルト） |
電気陰性度 (Allred-Rochow) |
イオン半径 (pm; M3+) |
金属結合半径 (pm) |
融点 (K) |
沸点 (K) |
酸化還元 電位 E0 (V) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| スカンジウム |
[Ar]3d14s2 | 631.0 | 1235 | 2389 | 0.188 | 1.20 | 88 （6配位） 101 （8配位） |
163 | 1814 | 3103 | -2.03 | |
| イットリウム |
[Kr]4d15s2 | 615.6 | 1181 | 1980 | 0.307 | 104 （6配位） 116 （8配位） |
178 | 1799 | 3609 | -2.37 | ||
| ランタノイド | ランタン |
[Xe]5d16s2 | 538.1 | 1067 | 1850 | 0.5 | 108 | 117 （6配位） 130 （8配位） |
1.87 | 1193 | 3730 | -2.37 |
| セリウム |
[Xe]4f15d16s2 | 534.4 | 1047 | 1949 | <0.5 | 1.06 | 115 （6配位） 128 （8配位） |
183 | 1071 | 3699 | -2.34 | |
| プラセオジム |
[Xe]4f36s2 | 527.2 | 1018 | 2086 | <0.5 | 1.07 | 182 | 1204 | 3793 | |||
| ネオジム |
[Xe]4f46s2 | 533.1 | 1034 | <0.5 | 1.07 | 112 （6配位） |
181 | 1297 | 3373 | -2.32 | ||
| プロメチウム |
[Xe]4f56s2 | 538.6 | 1052 | <0.5 | 180 | 1373 | 3273 | |||||
| サマリウム |
[Xe]4f66s2 | 544.5 | 1068 | <0.5 | 179 | 1345 | 2076 | -2.30 | ||||
| ユウロピウム |
[Xe]4f76s2 | 547.1 | 1085 | <0.5 | 109 （6配位） |
198 | 1099 | 1800 | -1.99 | |||
| ガドリニウム |
[Xe]4f75d16s2 | 593.4 | 1170 | <0.5 | 108 （6配位） |
179 | 1585 | 3523 | ||||
| テルビウム |
[Xe]4f96s2 | 565.8 | 1112 | <0.5 | 176 | 1629 | 3503 | |||||
| ジスプロシウム |
[Xe]4f106s2 | 573.0 | 1126 | <0.5 | 105 （6配位） |
175 | 1680 | 2840 | ||||
| ホルミウム |
[Xe]4f116s2 | 581.0 | 1139 | <0.5 | 174 | 1743 | 2968 | |||||
| エルビウム |
[Xe]4f126s2 | 589.3 | 1151 | <0.5 | 173 | 1795 | 3136 | |||||
| ツリウム |
[Xe]4f136s2 | 596.3 | 1163 | 2288 | <0.5 | 172 | 1818 | 2220 | ||||
| イッテルビウム |
[Xe]4f146s2 | 603.4 | 1174 | 2430 | <0.5 | 194 | 1097 | 1467 | -2.22 | |||
| ルテチウム |
[Xe]4f145d16s2 | 523.5 | 1340 | <0.5 | 114 | 100 （6配位） |
1.72 | 1925 | 3675 | |||
| アクチノイド | アクチニウム |
[Rn]6d17s2 | 499 | 1170 | 126 （6配位） |
188 | 1323 | 3473 | -2.13 | |||
| トリウム |
[Rn]6d27s2 | 587 | 1110 | 1930 | 1.11 | 108 （6配位） |
180 | 2028 | 5061 | |||
| プロトアクチニウム |
[Rn]5f26d17s2 | 568 | 161 | 2113 | 4300 | |||||||
| ウラン |
[Rn]5f36d17s2 | 597.3 | 1.22 | 117 （6配位） |
138 | 1405 | 2070 | -1.80 | ||||
| ネプツニウム |
[Rn]5f46d17s2 | 604.6 | 130 | 910 | 4273 | -1.83 | ||||||
| プルトニウム |
[Rn]5f67s2 | 560 | 1.22 | 114 （6配位） |
160 | 913 | 3503 | -2.00 | ||||
| アメリシウム |
[Rn]5f77s2 | 580 | 181 | 1449 | 2284 | -2.07 | ||||||
| キュリウム |
[Rn]5f76d17s2 | 588 | 1618 | |||||||||
| バークリウム |
[Rn]5f97s2 | 608 | 1323 | |||||||||
| カリホルニウム |
[Rn]5f107s2 | 610 | 1173 | |||||||||
| アインスタイニウム |
[Rn]5f117s2 | 629 | 1133 | |||||||||
| フェルミウム |
[Rn]5f127s2 | 641 | ||||||||||
| メンデレビウム |
[Rn]5f137s2 | 650 | ||||||||||
| ノーベリウム |
[Rn]5f147s2 | 660 | ||||||||||
| ローレンシウム |
[Rn]5f147s27p1 | 470 | ||||||||||
第3族元素は+3価（あるいは+2価）の状態を取り易く、化学的性質も互いによく似ている。中でもイットリウムはジスプロシウムやホルミウムとよく似ている。
相違点を挙げると、スカンジウムはある程度アルミニウムとの類似性を示し、共有結合半径もイオン半径も、どのランタノイド元素よりも小さい。またスカンジウムの酸化物の塩基性はランタノイド元素の酸化物より弱く、スカンジウムの塩化物はランタノイド元素の酸化物より揮発性が高い。
一方、イットリウムの共有結合半径もイオン半径もジスプロシウムやホルミウムとほぼ同じで、水酸化物の塩基性など化学的性質も両者によく似ている。
アクチノイド元素もランタノイド元素と性質がよく似ているが、+5価以上の高次酸化状態を取りやすい傾向がある。またランタノイド元素やアクチノイド元素のイオンは有色のものが多く、それらイオンの大半が常磁性を示す（La3+、Ce4+、Yb2+、Lu3+が常磁性を示さない）。
引用文献
編集- 化学便覧 基礎編, 日本化学会編, 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