電子配置とは

電子配置とは、通常、基底状態にある原子の核の周りの電子の配置を指します。基底状態とは、原子のすべての電子が可能な限り低いエネルギーレベルで存在する状態です。 電子が占めるさまざまなエネルギーレベルは、多くの場合、原子核を取り囲むシェルと呼ばれます。 各シェルは、1から始まる整数で指定されます。シェルの番号が大きいほど、原子の核からの距離が大きくなります。 各シェルの電子は、s、p、d、およびfと呼ばれる軌道またはサブシェルと呼ばれる領域に存在します。

各電子シェルは2n ^2以下の電子で占有されます。「n」はシェル番号を表します。 したがって、核に最も近い最初のシェルには、2番目の電子、2番目の8番目、3番目の18番目などの2つの電子のみが含まれます。 シェル内では、各軌道は2つ以下の電子で占められます。

すべてのシェルには、前のシェルと同じ種類の軌道と新しいタイプの軌道が含まれています。 最初のシェルにはs軌道のみが含まれていますが、2番目のシェルにはs軌道と3つのp軌道が含まれています。 これらのp軌道はそれぞれ2つの電子を保持できるため、シェル内の結合されたp軌道は最大6つの電子を保持できます。 3番目のシェルには、s軌道、3つのp軌道、および5つのd軌道があります。 7つのf軌道は最初に4番目のシェルで発生し、s軌道、3つのp軌道、および5つのd軌道も保持します。 f軌道を超える軌道は存在しますが、ほとんど議論されていません。

電子配置図は、シェル内の軌道が満たされる順序を示しています。 たとえば、ナトリウム要素の電子配置は1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ^1です 。これは、ナトリウムの11個の電子が1番目、2番目、および3番目の電子殻にあることを意味します。 1番目と2番目のシェルのs軌道にはそれぞれ2つの電子が含まれ、2番目のシェルのp軌道には6つの電子があります。 3番目のシェルのs軌道には電子が1つだけ含まれています。 その3つのp軌道と5つのd軌道は占有されていません。

電子配置記法を書くとき、軌道の種類を示す文字の上付き文字は、その種類の軌道を占めることができる電子の最大数より大きくなることはありません。 s、p、d、fの上付き文字は、それぞれ2、6、10、14を超えることはありません。

低エネルギーのシェルと軌道は、高エネルギーレベルのシェルと軌道の前に埋められます。 ただし、これは、電子が次のシェルを占有し始める前に1つのシェルが完全に満たされることを意味しません。 構成図は、4s軌道が3d軌道の前に占有されることを示しています。 これは、電子の数が増えると、電子が相互作用し、次の電子が占有するためのより高い軌道が最低のエネルギー状態になる条件を作り出すために起こります。

電子の配置を理解することは、化学の研究にとって特に重要です。 これは、化学反応が一般に価電子または外殻電子で起こるためです。 原子価シェルの電子配置は、各元素が他の元素とどのように反応するかに関する重要な情報を提供します。