※小説ではない※専門書 要約資料集 為替(換算)3.9万円でもらう 紐解集生成 専門 初入門 資料 作：｛作者名｝
> 学問の宇宙・自然科学の惑星群 化学冠・史料図書。ガイド役: Fable 5 監修 / Sonnet 5 執筆(史料図書隊・化学担当)
> トーン規約: GAKUMON_UNIVERSE.md準拠。専門用語は初出で必ず説明する。
> **本冊の位置づけ(§16.17準拠)**: 本冊は史料図書であり、散文で読み進めるBOOK-0023『化学 第1冊』・BOOK-0065『化学派生 原子と周期表 第1巻』の物語部分を繰り返さない。図・表・法則の一覧を主役に据えた「見て引く」ための資料集である。
> 安全上の注記: 危険物・爆発物・毒物の具体的な製法・合成手順は一切扱わない。
> 数値表記の規約: 確実な定数・整数値のみ断言し、それ以外は「約」「概数」と明記する。原子量はおおよその値であり、有効数字を絞って記載する。
# BOOK-0111 化学史料 — 周期表とデータ早見(化学派生・史料図書)
> 学問の宇宙・自然科学の惑星群 化学冠・史料図書。ガイド役: Fable 5 監修 / Sonnet 5 執筆(史料図書隊・化学担当)
> トーン規約: GAKUMON_UNIVERSE.md準拠。専門用語は初出で必ず説明する。
> **本冊の位置づけ(§16.17準拠)**: 本冊は史料図書であり、散文で読み進めるBOOK-0023『化学 第1冊』・BOOK-0065『化学派生 原子と周期表 第1巻』の物語部分を繰り返さない。図・表・法則の一覧を主役に据えた「見て引く」ための資料集である。
> 安全上の注記: 危険物・爆発物・毒物の具体的な製法・合成手順は一切扱わない。
> 数値表記の規約: 確実な定数・整数値のみ断言し、それ以外は「約」「概数」と明記する。原子量はおおよその値であり、有効数字を絞って記載する。
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## この史料図書の使い方(図解主体・一望性を優先)
- 文章は最小限。見出しの下に図・表・一行解説を並べる形式で統一する。
- 用語は初出時に「(よみ、水準N: 説明)」を一行だけ付ける。長い解説は行わない。
- 「読み方」の章だけ手順を短く説明し、それ以外は一覧参照用として使う。
- 本冊はBOOK-0023・BOOK-0065で語られた「なぜ原子はくっつくのか」「周期表はどう生まれたのか」という物語を前提知識としつつ、そこで得た理解を実際に引くための道具箱として組み直したものである。困ったときに戻ってくる「早見の棚」として使ってほしい。
- 各図には水準(§14.2準拠の目安)を付記した。数値表記は確実な値のみを断言し、それ以外は「約」「概数」と明記する方針を徹底している。
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## 第一図: 周期表(118元素・族×周期の格子・水準二)
**周期表(しゅうきひょう、水準二: 元素を原子番号の順に並べ、性質の似た元素が縦の列(族)にそろうように配置した表)**の全体像を、族(1〜18族)×周期(1〜7周期)の格子で示す。セルの表記は「原子番号+元素記号」。ランタノイド(58Ce〜71Lu)とアクチノイド(90Th〜103Lr)は3族の下に別枠で示す標準形式を採る。
```
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
周期1 1H 2He
周期2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne
周期3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar
周期4 19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr
周期5 37Rb 38Sr 39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe
周期6 55Cs 56Ba 57La 72Hf 73Ta 74W 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au 80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn
周期7 87Fr 88Ra 89Ac 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108Hs 109Mt 110Ds 111Rg 112Cn 113Nh 114Fl 115Mc 116Lv 117Ts 118Og
ランタノイド(57Laの下・58〜71番。3族の一員として扱われる)
La系 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu
アクチノイド(89Acの下・90〜103番。3族の一員として扱われる)
Ac系 90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 99Es 100Fm 101Md 102No 103Lr
```
- 原子番号(げんしばんごう、水準二: 原子核の中の陽子の数を表す番号。周期表の並び順の基準)は1(H)から118(Og)まで、抜けなく連続する。
- 周期(しゅうき、水準二: 周期表の横の並び。電子殻の層の数に対応する)は1〜7の7段。
- 族(ぞく、水準二: 周期表の縦の並び。最も外側の電子配置が似た元素が並ぶ)は1〜18の18列。
- 104番以降(Rf以降)は人工的に合成された超重元素であり、いずれも非常に不安定で、生成直後にごく短時間で別の元素に変わる。この崩壊現象自体は本冊の範囲を超えるため扱わない。
- 118種類という総数は、原子番号1から118まで一つも欠けることなく連続していることを意味する。周期表は今なお119番以降の合成が国際的に試みられている「伸び続ける表」であるという点は、正確さのために付記しておく。
```
格子の読み方(ミニ図解)
┌──────────────┐
│ 26 ← 原子番号(陽子の数)
│ Fe ← 元素記号
└──────────────┘
族の位置(横の列番号)=最外殻の電子配置の型
周期の位置(縦の段番号)=電子殻の層数
```
### 周期表を左右に見たときの傾向(水準二・簡易まとめ)
同じ周期の中でも、左端(1族)から右端(18族)に向かうにつれて元素の性質は連続的に変化していく。この「並びに沿った性質の移り変わり」こそが、メンデレーエフが周期表を作った動機そのものである。
```
周期表を左右に見たときの傾向(簡易図解・水準二)
[1族・アルカリ金属] ─────────────────→ [18族・貴ガス]
反応性が高い金属 遷移金属(中央) 反応性がほぼない気体
(電子を失いやすい) (性質が多様) (電子配置が安定)
```
- 1族(アルカリ金属)と2族(アルカリ土類金属)は、外側の電子を放出しやすい金属である。
- 中央のブロック(遷移金属、Fe・Cu・Agなどを含む)は、色や硬さのバリエーションが豊富な金属の集まりである。
- 17族(ハロゲン)と18族(貴ガス)は非金属が中心で、右へ行くほど「他の物質と反応しにくい」性質が強まる。
- この「左右の傾き」は、上下の周期が変わっても大まかには繰り返される。同じ族に属する元素同士(たとえばNaとK、ClとBrなど)は、周期が違っても似た性質を持ちやすいという規則性こそが、周期表という名前の由来になっている「周期律(しゅうきりつ、水準二: 元素の性質が原子番号の増加とともに周期的に繰り返し現れる規則性)」である。
- メンデレーエフが1869年に発表した周期表は、この周期律にもとづいて未発見の元素の欄をあえて空白のまま残し、その性質まで予言的に示したことで知られている。後にその空白がガリウムやゲルマニウムといった実在の元素で埋まったことが、周期律という考え方の正しさを裏づける実例として語り継がれている。
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## 第二図: 主要元素早見表(水準一〜二)
日常や実験でよく登場する元素を抜き出した早見表。「族の名前」は代表的な族に付けられた通称。
| 原子番号 | 記号 | 元素名 | 分類 | 族の名前(該当する場合) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | H | 水素 | 非金属 | — |
| 6 | C | 炭素 | 非金属 | — |
| 7 | N | 窒素 | 非金属 | — |
| 8 | O | 酸素 | 非金属 | — |
| 11 | Na | ナトリウム | 金属 | アルカリ金属(1族) |
| 12 | Mg | マグネシウム | 金属 | アルカリ土類金属(2族) |
| 13 | Al | アルミニウム | 金属 | — |
| 16 | S | 硫黄 | 非金属 | — |
| 17 | Cl | 塩素 | 非金属 | ハロゲン(17族) |
| 19 | K | カリウム | 金属 | アルカリ金属(1族) |
| 20 | Ca | カルシウム | 金属 | アルカリ土類金属(2族) |
| 26 | Fe | 鉄 | 金属 | 遷移金属 |
| 29 | Cu | 銅 | 金属 | 遷移金属 |
| 47 | Ag | 銀 | 金属 | 遷移金属 |
| 79 | Au | 金 | 金属 | 遷移金属 |
| 2 | He | ヘリウム | 非金属 | 貴ガス(18族) |
| 10 | Ne | ネオン | 非金属 | 貴ガス(18族) |
| 18 | Ar | アルゴン | 非金属 | 貴ガス(18族) |
```
族の名前(水準二・代表例のみ)
1族 → アルカリ金属(かるいアルカリ性金属・反応性が高い): Na, K など
2族 → アルカリ土類金属: Mg, Ca など
17族 → ハロゲン(はろげん、水準二: 周期表17族の元素群の通称。他の元素と反応しやすい非金属): F, Cl, Br, I
18族 → 貴ガス(きがす、水準二: 周期表18族の元素群の通称。他の物質とほとんど反応しない安定な気体): He, Ne, Ar など
```
### 早見表の使い方(一行手順)
早見表を引くときは、まず知りたい元素の記号(例: Fe)を左から探し、原子番号と分類(金属/非金属)、該当する族の名前を右へたどって読む。族の名前が「—」の元素は、代表的な通称を持たない族(遷移金属や炭素・窒素の属す族など)に位置する元素であることを示す。
- 金属元素は一般に、電気伝導性・熱伝導性・展性(たたくと薄く広がる性質)・延性(引っ張ると伸びる性質)を持つ。
- 非金属元素はこれらの性質を持たないことが多く、常温で気体・液体・もろい固体として存在するものが多い。
- 遷移金属(鉄・銅・銀・金など)は、族の名前が特に付けられていない代わりに、色や化合物の多様さで知られる金属群である。
- この早見表に載せた元素は、いずれも産業・生活・生体のいずれかで重要な役割を果たしている代表選手である。たとえば炭素(C)は生命を作る有機物の骨格そのものであり、鉄(Fe)は建材や血液中のヘモグロビンに、銅(Cu)は電線に、金(Au)は装飾や電子部品の接点に、それぞれ性質を活かして使われている。用途と性質の対応を意識しながら早見表を引くと、暗記ではなく理解として頭に残りやすい。
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## 第三図: 法則・公式集(各項目に水準・一行解説)
| 法則・公式 | 水準 | 一行解説 |
|---|---|---|
| 質量保存の法則 | 水準一 | 化学反応の前後で、関わる物質全体の質量の総和は変わらない。 |
| 定比例の法則 | 水準二 | ある化合物を作る元素どうしの質量の比は、作り方によらず常に一定である。 |
| アボガドロ数 | 水準二 | 1モルに含まれる粒子(原子・分子など)の個数。約6.02×10^23個(概数)。 |
| モル(mol) | 水準二 | 粒子の個数を、日常的に扱いやすい量にまとめた単位。1モル=アボガドロ数個の粒子。 |
| 化学式の読み方 | 水準一 | 元素記号の右下の小さな数字は、その元素の原子が分子中に何個あるかを示す(例: H₂Oは水素原子2個+酸素原子1個)。 |
| 酸(さん) | 水準二 | 水に溶けたときに水素イオン(H⁺)を生じやすい性質を持つ物質の総称。 |
| 塩基(えんき) | 水準二 | 水に溶けたときに水酸化物イオン(OH⁻)を生じやすい性質を持つ物質の総称。酸と反応して塩を生じる。 |
| 酸化(さんか) | 水準二 | 物質が電子を失う変化。多くの場合、酸素と結びつく変化として現れる。 |
| 還元(かんげん) | 水準二 | 物質が電子を受け取る変化。酸化と還元は常に対になって同時に起こる。 |
```
化学式の読み方(ミニ図解)
H₂O
│└┴─ O:酸素原子が1個(数字省略時は1個)
└──── H:水素原子が2個(右下の小さな数字)
反応式の読み方(質量保存則の検算例)
2H₂ + O₂ → 2H₂O
(水素原子4個+酸素原子2個) → (水素原子4個+酸素原子2個)
左右で原子の種類と個数が一致 = 質量保存則を満たす
```
### 各法則の背景(一行解説の補足・水準一〜二)
- 質量保存の法則は、フランスの化学者アントワーヌ・ラヴォアジエが密閉容器での燃焼実験を通じて実験的に確立した(化学史における転換点として知られる)。
- 定比例の法則は、フランスの化学者ジョセフ・プルーストが提唱したとされ、「同じ化合物であれば、作り方によらず成分元素の質量比が一定である」ことを主張するものである。
- アボガドロ数は、イタリアの化学者アメデオ・アボガドロにちなんで名づけられた定数であり、モルという単位を実際の粒子数に結びつける役割を持つ。
- モルという単位は、目に見えないほど小さい原子・分子を、日常的なスケールの量(グラム単位の質量など)と結びつけるための「換算の橋」だと考えるとよい。
- 化学式の読み方は、元素記号の右下の小さな数字(下付き文字)を「その元素の原子が何個含まれるか」と読む、という一点だけを覚えれば十分である。
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## 第四図: 結合の模式図(イオン結合・共有結合・金属結合・水準二)
**化学結合(かがくけつごう、水準二: 原子同士が電子のやりとり・共有を通じて結びつく仕組み)**には、代表的な三つの型がある。
```
① イオン結合(いおんけつごう、水準二: 陽イオンと陰イオンが電気的な引力で結びつく結合)
例: 塩化ナトリウム NaCl
Na --電子を渡す--> Cl
Na⁺ (+) ⇔電気的な引力⇔ Cl⁻ (−)
陽イオン 陰イオン
② 共有結合(きょうゆうけつごう、水準二: 原子同士が電子を共有し合うことで結びつく結合)
例: 水素分子 H₂
H : 電子1個 H : 電子1個
H ── H (電子2個を2つの原子で共有=1本の結合線)
③ 金属結合(きんぞくけつごう、水準二: 多数の金属原子が電子を共有し、自由に動ける電子の「海」の中に浸る形で結びつく結合)
例: 鉄 Fe、銅 Cu
[Fe+][Fe+][Fe+]
~~~~~自由電子の海~~~~~ ← 電子が特定の原子に固定されず全体を動き回る
[Fe+][Fe+][Fe+]
```
- イオン結合は主に金属+非金属の組み合わせで生じやすい。
- 共有結合は主に非金属同士の組み合わせで生じやすい。
- 金属結合は金属原子同士の集合で生じ、電気伝導性・熱伝導性・展性(薄く広がる性質)の由来になる。
### 三つの結合の見分け方(一行早見・水準二)
| 結合の型 | 生じやすい組み合わせ | 代表的な性質 |
|---|---|---|
| イオン結合 | 金属+非金属 | 硬くてもろい固体になりやすく、水に溶けると電気を通しやすい |
| 共有結合 | 非金属+非金属 | 分子として存在し、水に溶けても電気を通しにくいものが多い |
| 金属結合 | 金属+金属 | 電気伝導性・熱伝導性が高く、たたくと薄く広がる(展性) |
いずれの結合も、その根っこにあるのは「原子が電子のやりとり・共有を通じてより安定な電子配置に近づこうとする」という第三図・第四図に共通する考え方である。どの結合が生じるかは、組み合わさる原子の種類(金属か非金属か)によっておおよそ決まる、と早見表的に覚えておくと便利である。
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## 第五図: 酸・塩基・酸化還元の一行まとめ表
| 概念 | 水準 | 一行まとめ |
|---|---|---|
| 酸+塩基→塩+水 | 水準二 | 酸と塩基が反応すると、互いの性質を打ち消し合い(中和)、塩(えん)と水ができる。 |
| pH(ペーハー/ピーエイチ) | 水準二 | 水溶液の酸性・アルカリ性の強さを表す指標。7が中性、7より小さいほど酸性が強く、7より大きいほど塩基性が強い。 |
| 酸化還元反応 | 水準二 | 酸化(電子を失う)と還元(電子を得る)は必ず対になって同時に起こる反応。 |
| 燃焼(ねんしょう) | 水準二 | 物質が酸素と結びつき、光や熱を発しながら進む酸化反応の一種。 |
```
pHものさし(簡易図解)
0 ─── 酸性が強い ─── 7(中性) ─── 塩基性が強い ─── 14
```
### 身近な物質のpH目安(一行早見・水準二)
| 物質の例 | pHのおおよその位置 |
|---|---|
| レモン汁・食酢 | 酸性側(7より小さい) |
| 水道水 | ほぼ中性(7付近) |
| 石けん水・重曹水 | 塩基性側(7より大きい) |
上表の値は代表的な傾向を示す概数の目安であり、製品や濃度によって実際の値は変動する。pHものさしは「7を境にどちら側に寄っているか」という向きを直感的につかむための図解だと理解しておくとよい。
### 酸化還元の一行早見(水準二)
- 酸化とは、着目している物質が電子を失う変化である。
- 還元とは、着目している物質が電子を受け取る変化である。
- ある反応の中で一方の物質が酸化されるとき、必ずもう一方の物質が還元されている。この「対になって同時に起こる」という一点が酸化還元反応の骨格である。
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## 第六図: 常温での状態早見表(固体・液体・気体・水準一)
元素は常温(セ氏約20〜25度程度)でどの状態にあるかによっても分類できる。この分類は法則というより観察事実の一覧だが、日常感覚と結びつけやすい早見情報として収録する。
| 状態 | 代表的な元素 | 一行メモ |
|---|---|---|
| 気体 | 水素(H)・窒素(N)・酸素(O)・貴ガス全般(He, Ne, Ar 等) | 常温常圧で目に見えない気体として存在する |
| 液体 | 臭素(Br)・水銀(Hg) | 常温で液体として存在する数少ない元素 |
| 固体 | 炭素(C)・ナトリウム(Na)・鉄(Fe)・銅(Cu)・銀(Ag)・金(Au) | 大多数の元素は常温で固体として存在する |
```
状態早見のミニ図解
気体(ふわふわ) ○ ○ ○ 液体(さらさら) 〜〜〜 固体(かっちり) ■■■
H, N, O, 貴ガス Br, Hg C, Na, Fe, Cu, Ag, Au
```
- 水銀(Hg、原子番号80)は金属元素でありながら常温で液体という珍しい性質を持つことで知られる。
- 貴ガス(He, Ne, Ar など)はすべて常温で気体であり、他の物質とほとんど反応しない安定さと合わせて覚えておくと早見性が高い。
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## 第七図: 元素記号の由来早見(水準一・雑学枠)
元素記号にはラテン語などの古い呼び名に由来するものがある。図解資料として、記号と現在の名称が一見結びつきにくい代表例だけを抜き出しておく。
| 記号 | 現在の元素名 | 由来の一行メモ |
|---|---|---|
| Na | ナトリウム | ラテン語系の古い呼び名(ナトリウム化合物の呼称)に由来するとされる |
| Fe | 鉄 | ラテン語の「ferrum(フェルム)」に由来するとされる |
| Cu | 銅 | ラテン語の「cuprum(クプルム)」に由来するとされる(キプロス島の銅山に由来するという説がある) |
| Au | 金 | ラテン語の「aurum(アウルム)」に由来するとされる |
| Ag | 銀 | ラテン語の「argentum(アルゲントゥム)」に由来するとされる |
- 記号と元素名が一致しない元素の多くは、古代から知られていた金属であり、現在の英語名とは別系統の古い呼び名(主にラテン語)がもとになっていることが多い、という傾向だけを一望できるようにしておく。
- こうした「記号は古い呼び名・名称は現地語」というずれは、化学が国際的な学問として発展する過程で、各国語の名称とは別に世界共通の記号を定めておく必要があったという歴史的事情を映している。国際純正・応用化学連合(IUPAC)が定める命名規則は、この国際共通性を保つための現代的な取り決めにあたる。
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## 第八図: 早見表の全体索引(逆引き・水準一)
七つの図をどの順で引けばよいか迷ったときのための、目的別の逆引き索引を最後にまとめておく。
| 知りたいこと | 引くべき図 |
|---|---|
| ある元素の原子番号・記号を知りたい | 第一図(周期表)・第二図(主要元素早見表) |
| ある元素がどの族に属し、何と呼ばれるか知りたい | 第二図(主要元素早見表) |
| 化学反応で質量やモルの計算をしたい | 第三図(法則・公式集) |
| 原子同士がどうくっつくか知りたい | 第四図(結合の模式図) |
| 酸性・塩基性やpHについて知りたい | 第五図(酸・塩基・酸化還元の一行まとめ表) |
| 常温での状態(気体・液体・固体)を知りたい | 第六図(常温での状態早見表) |
| 元素記号の由来(語源)を知りたい | 第七図(元素記号の由来早見) |
この索引自体も一枚の「引くための図」として機能するように設計してある。史料図書という形式は、通読よりも「必要なときに必要な一枚だけを開く」という使い方に最適化されている、という点を最後に強調しておきたい。
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## 参照文献
1. 国際純正・応用化学連合(IUPAC)の元素命名規則(周期表の元素名・記号の国際的な基準)。
2. アントワーヌ・ラヴォアジエの燃焼実験に関する化学史の記述(質量保存の法則の実験的確立)。
3. ジョセフ・プルースト(Joseph Proust)による定比例の法則の提唱に関する化学史の記述。
4. アメデオ・アボガドロ(Amedeo Avogadro)にちなむアボガドロ数・アボガドロの法則に関する化学史の記述。
5. ドミトリ・メンデレーエフによる周期表の提唱(1869年)に関する化学史の記述。
6. BOOK-0023『化学 第1冊』(本図書館・散文版・結合と反応の物語を扱う)。
7. BOOK-0065『化学派生 原子と周期表 第1巻』(本図書館・散文版・原子構造と周期表の成立史を扱う)。
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## 図解総まとめ
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史料図書BOOK-0111の五枚看板
① 周期表(118元素・族×周期の格子)
② 主要元素早見表(分類・族の名前つき)
③ 法則・公式集(質量保存/定比例/アボガドロ数/モル/化学式/酸塩基/酸化還元)
④ 結合の模式図(イオン結合・共有結合・金属結合)
⑤ 酸塩基・酸化還元の一行まとめ+pHものさし
```
# BOOK-0111 化学史料 — 周期表とデータ早見(化学派生・史料図書)