電子配置

原子の電子配置は、その原子軌道間の電子の分布を表します。パウリの排他原理、フントの最大多重度の法則、およびアウフバウの原理は、任意の元素の電子配置を想像するように拡張できます。

アウフバウの原理では、基底状態では原子軌道がエネルギーの昇順で満たされると述べています。原子軌道の相対エネルギーは、クーロン相互作用、遮蔽効果、および軌道浸透によって合理化されます。

原子番号が6の元素であり、したがって6つの電子を持つ中性元素である炭素の電子配置を考えてみましょう。最もエネルギーが低い1s軌道が最初に充填されます。

パウリの排他原理によれば、原子内の2つの電子が同じ4つの量子数のセットを持つことはできません。同じ軌道の電子は、主数、方位角数、磁気量子数が同じであるため、スピン量子数が異なる必要があります。

スピン量子数には2つの可能な値しかないため、軌道は反対のスピンを持つ2つの電子しか収容できません。

エネルギーはシェル数とともに増加しますが、s軌道の浸透が大きいほど、s軌道のエネルギーはp軌道のエネルギーに比べて低下します。

したがって、次の2つの電子は2s軌道を占め、5番目の電子は2pサブシェルに入ります。サブシェル内の軌道は縮退していると推定されるため、5 番目の電子は 3 つの縮退 2p 軌道のいずれかに入ることができます。

6 番目の電子は、フントの最大多重度の法則に従い、対ではなく単独で縮退軌道を占めます。したがって、炭素の場合、2つの2p電子は2つの異なる軌道を占め、平行なスピンを持っています。

電子配置図を見ると、炭素は内殻に2つの電子(コア電子)を持ち、最も外側の殻には価電子と呼ばれる4つの電子(価電子)があることが分かります。

原子軌道のエネルギーに対する順序は、矢印の経路が電子が軌道に割り当てられる順序を明らかにするような図を使用して記憶することができます。

しかし、d軌道とf軌道が導入されると、この進行はより複雑になり、遷移元素、ランタノイド、アクチニドの配列は予測しにくくなります。