酸素族
酸素族は周期表第16族（chalcogen）に属し、価電子配置はns2 np4である。上位の酸素と硫黄は非金属、セレンとテルルは半金属的性質を帯び、ポロニウムは金属的である。人工元素リバモリウム（Lv）は超重元素で、実験データは限られる。同族内では原子半径が増大し電気陰性度が低下、酸化数は−2、＋2、＋4、＋6を取りやすい。酸化物の酸性度は族上方ほど高く、下方ほど両性・塩基性に近づく。族方向の連続的な性質変化が周期表の学習上の基礎となる。
電子配置と結合の特徴
酸素族のns2 np4は2組の孤立電子対を含み、典型的に2本の共有結合を形成する。H2Oでは近似sp3混成により折れ線形（約104.5°）となり、孤立電子対‐結合電子対反発が結合角を縮める。Oは2p‐2pの重なりが良くO=Oの多重結合が安定だが、S以降はπ結合の寄与が減り、単結合ネットワークや環状構造（S8）が優位となる。O2は2つの未電子により常磁性、S2は高温気体で磁性を示すなど、分子軌道の占有が物性に直結する。
元素ごとの要点
- 酸素：地殻や生体中に最も豊富な元素の一つ。O2（呼吸・燃焼）とO3（オゾン、強酸化）という同素体を持つ。酸化物は金属から無機材料まで幅広く安定化に寄与する。
- 硫黄：S8を基本単位とする同素体が多彩。硫化物は鉱物学・材料学で重要で、FeS、Cu2S、MoS2などを形成する。硫黄酸化物（SO2, SO3）は環境影響の観点でも重要である。
- セレン：光伝導性や整流性を示し、光電デバイス材料として注目されてきた。微量必須元素であり、生体内では抗酸化酵素の活性中心（セレノシステイン）に関わる。
- テルル：半金属。Bi2Te3などのテルル化物は熱電材料として高い性能を示す。結晶構造とキャリア散乱制御が指標となる。
- ポロニウム：強い放射能を持つ金属。化学研究は安全性上の制約が大きいが、揮発性ハロゲン化物やポロネートなどの錯体化学が報告される。
- リバモリウム：Z=116の超重元素。理論的には金属的で、PoやTeに近い化学傾向が予測されるが、半減期が短く実験的知見は限られる。
同族酸化物・オキソ酸の傾向
酸素族の高酸化状態ではEO3、EO4型のオキソ酸・オキソ酸塩が発達する。H2SO4は強酸・脱水剤・酸化剤として化学工業の基盤であり、SeやTeのオキソ酸（H2SeO3, H6TeO6等）は酸性度や酸化還元性がS系とは異なる挙動を示す。酸化数が上がるほど中心元素の電荷が増し、E=O結合のπ寄与が高まる一方、下方元素ではd軌道の拡張により局在化が弱まり、配位構造の多様性が増す。
カルコゲナイドと材料科学
酸素族元素は金属と結合してカルコゲナイド（chalcogenide）を形成し、機能材料として広く応用される。CdSe・ZnSeは発光・検出デバイス、Bi2Te3やSb2Te3は熱電変換、Ge2Sb2Te5は相変化メモリで要素材料となる。層状MoS2は固体潤滑と2D半導体の双方で注目され、欠陥‐ドーピング‐層間相互作用の制御が特性を決める。酸素は酸化物セラミックス（Al2O3、TiO2など）を通じて機械的・熱的安定性を付与し、触媒やエネルギー変換でも中心的役割を果たす。
地球環境・生命科学との関わり
酸素族は地球規模の物質循環に深く関与する。Oは光合成‐呼吸サイクルの核であり、Sは海洋・火山活動・微生物代謝を介して硫黄循環を形成する。Seは微量必須でグルタチオンペルオキシダーゼなどの抗酸化機構に不可欠、Teは希少ながら微生物還元など特殊代謝が知られる。SO2やH2Sは大気・労働衛生上の管理対象で、腐食・悪臭・酸性雨の要因となるため、排出制御・モニタリングが重要である。
分析法・規格・安全
酸素族関連の材料・環境分析ではICP-MSやXPS、Raman、XRDなどの手法が用いられる。産業利用では化学薬品の取扱い、排気処理、作業環境測定に関するJIS・ISOの枠組みが整備され、リスクアセスメントに基づく保護具選定と設備保全が必須である。教育・研究では電子構造計算と実験分析を往復し、族内の周期性と例外（多重結合の消長、同素体、放射性挙動）を統一的に理解する姿勢が求められる。