質問 11 (6.2005)
亜鉛、カドミウム、水銀は、遷移元素であるとしている本を見つけました。典型元素とするのが大勢のように思いますが、どうなのでしょうか。また“遷移”と“典型”の名前の意味は、どういうことからついたのでしょうか？
回答
周期表で縦にならんでいる亜鉛、カドミウム、水銀は仲間で、第12族元素です（亜鉛族元素ともいう）。 第１、2族および第12～18族は典型元素、第３～１１族は遷移元素とされています。したがって、亜鉛族元素は典型元素としてよいです。亜鉛族は電子配置的に分類したときｄブロック元素の仲間ですので、このときは遷移元素のなかに入れる考え方も妥当ではないかと気持ちになります。実際、遷移元素として分類している書籍も少なからずあります。
遷移元素の現代的定義は「不完全に電子が満たされたd軌道をもつ元素、またはそのような陽イオンを生じる元素」です。亜鉛原子Ｚｎの電子配置は1ｓ2２ｓ２2ｐ６3ｓ2３ｐ６４ｓ２３ｄ１０です。亜鉛の陽イオンはＺｎ2+で、1ｓ2２ｓ２2ｐ６3ｓ2３ｐ６３ｄ１０です。原子も陽イオンも3ｄ10ですので、「不完全に満たされたｄ軌道」をもちません。それに対して1つ原子番号が小さいお隣の銅は、原子Ｃｕの電子配置で1ｓ2２ｓ２2ｐ６3ｓ2３ｐ６４ｓ1３ｄ１０ですが、陽イオンＣｕ2+では1ｓ2２ｓ２2ｐ６3ｓ2３ｐ６３ｄ9で「不完全に満たされたｄ軌道」をもち、遷移元素の定義に当てはまります。
「遷移」は、移り渡ることという意味です。何が「遷移」するのだろう？というのが２つ目の質問のポイントですね。これは周期表の発展の歴史に、その語源をさかのぼることができます。メンデレーエフはⅠ族からⅦ族（現在の1～18族とは別物であることに注意）の枠のある周期表をとりあえず作成していました。そこにⅧ族を加えたようです。Ⅷ族は現在の8～10族（鉄、コバルト、ニッケル族）です。Ⅶ族から次の周期のⅠ族へ移り渡るあいだに出てきた元素であるので、Ⅷ族を遷移元素と呼んだのが始まりのようです。それ以外のものはメンデレーエフ的には周期表の普通枠に収まっているということで「典型元素」という名前でよいということでしょう。