対角関係（diagonal relationship）

対角関係とは

周期表の第2周期の元素は、右斜め下の第3周期の元素と似たような性質を示す。例えばリチウムとマグネシウム、ベリリウムとアルミニウム、ホウ素とケイ素などには類似している点が多い。この関係のことを対角関係という。

この対角関係はイオン半径、原子半径が近い値をとることが原因である。

 

周期表で右にいくと陽子の数が増えイオン半径、原子半径は小さくなる。また、周期表で下に行くと、より外側の電子軌道に電子が入るため、イオン半径、原子半径は大きくなる。この二つの要因によってイオン半径、原子半径の値が近くなるのである。

 

リチウム（Li）とマグネシウム（Mg）の類似性

・電気陰性度（Pauling）　Li :0.98　Mg:1.31

・窒素と反応して窒化物を生成する

　6Li＋N₂→2Li₃N

　3Mg＋N₂→Mg₃N₂

・炭酸塩やリン酸塩は水に溶けにくい

・フッ化物は水に溶けにくい

・塩化物はエタノールに可溶

・炭酸塩は加熱により分解し、酸化物と二酸化炭素を生成する

　Li₂CO₃→Li₂O＋CO₂

　MgCO₃→MgO＋CO₂

・水酸化物は加熱により分解し、酸化物と水を生成する

　2LiOH→Li₂O＋H₂O

　Mg(OH)₂→MgO＋H₂O

・硝酸塩は加熱により分解し、二酸化窒素を生じる

　4LiNO₃→2Li₂O＋4NO₂＋O₂

　2Mg(NO₃)₂→2MgO＋4NO₂＋O₂

・有機化合物は有機反応試薬として有用

 

ベリリウム（Be）とアルミニウム（Al）の類似性

・電気陰性度（Pauling）　Be:1.57　Al:1.61

・酸化物は硬く、耐火性がある

・表面に酸化被膜を形成するため濃硝酸には不溶

・塩基と反応し、水素を発生する

　Be＋2NaOH＋2H₂O→Na₂[Be(OH)₄]＋H₂

　2Al＋2NaOH→2Na[Al(OH)₄]＋H₂

・炭化物は水と反応し、メタンを生じる

　Be₂C＋4H₂O→2Be(OH)₂＋CH₄

　Al₄C₃＋12H₂O→4Al(OH)₃＋3CH₄

・炭酸塩は不安定

・塩化物はルイス酸として働き、フリーデル・クラフツ反応の触媒として利用される

 

ホウ素（B）とケイ素（Si）の類似性

・電気陰性度（Pauling）　B:2.04　Si:1.90

・非金属性

・水素化物は揮発性、自然発火し、容易に加水分解する

・塩化物は容易に加水分解する

　BCl₃＋3H₂O→H₃BO₃＋3HCl

　SiCl₄＋4H₂O→H₄SiO₄＋4HCl

・弱酸を形成する（H₃BO₃,H₂SiO₃など）