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電子配置とは?
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(「パウリの排他原理」)。
このように軌道が2つの電子によって占有された状態を電子対と呼ぶ。
言い換えると、2p軌道には最大6個の電子が収容される。
同様に3d,4d等のd軌道には最大10個、4f等のf軌道には最大14個の電子が収容される。
以上をまとめると下表のようになる。
| 主量子数(電子殻) | 方位量子数 | 磁気量子数 | 軌道名 | 収容できる電子数 |
|---|
| 1(K殻) | 0 | 0 | 1s | 2 |
| 2(L殻) | 0 | 0 | 2s | 2 |
| 1 | 0,±1 | 2p | 6 |
| 3(M殻) | 0 | 0 | 3s | 2 |
| 1 | 0,±1 | 3p | 6 |
| 2 | 0,±1,±2 | 3d | 10 |
| 4(N殻) | 0 | 0 | 4s | 2 |
| 1 | 0,±1 | 4p | 6 |
| 2 | 0,±1,±2 | 4d | 10 |
| 3 | 0,±1,±2,±3 | 4f | 14 |
水素のような1電子系では電子の持つエネルギーは主量子数nによってのみ決まるが、 一般に原子は多電子系であり、電子同士の反発により各軌道のエネルギーに差が生じる。
すなわち、方位量子数lが大きくなるほど軌道は原子核から遠くに分布するため、電子間相互作用の影響が大きくなる。
したがって、多電子系の電子軌道は1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→・・・ の順にエネルギーが高くなり、この順に電子が配置されていく(各軌道内での配置については「フントの規則」を参照)。
ただし、d電子の充填などではスピン間相互作用の寄与も入ってくるため、この規則に従わない場合もある。
各元素の物理的・化学的な性質は、主に外側の軌道にどのように電子が充填されているかできまる。
例えば、ヘリウムやネオンなどの希ガスは最外殻の電子がいっぱいになって安定な電子殻になっていることで、価電子による結合力がなく、いわゆる弱いファン・デル・ワールス力しか結合力がなくなっていることがその性質をきめている。
ナトリウムやカリウムと言ったアルカリ金属は希ガスに電子を1個追加した配置になっている。
電子を1個取り出して、 希ガスと同じ電子配置になった方が、中性でいるよりも安定である。
このため、1価の陽イオンになりやすい。
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