4．多電子原子の電子軌道 （周期表の理解へ）

４．多電子原子の電子軌道
（周期表の理解へ）
水素原子の軌道の概略
方位量子数
·····
主量子数
N殻 n = 4
磁気量子数
s軌道
p軌道
d軌道
f軌道
l=0
m
l=1
m
l=2
m
l=3
m
4s軌道
0
3s軌道
M殻 n = 3
0
2s軌道
L殻 n = 2
0
4p軌道
2
1
0
-1
-2
3d軌道
2
1
0
-1
-2
1
0
-1
3p軌道
1
0
-1
2p軌道
4f軌道
大
f軌道
7重に縮退
1
0
-1
d軌道
5重に縮退
1s軌道
K殻 n = 1
4d軌道
·····
3
2
1
0
-1
-2
-3
軌道の
エネルギー
と広がり
0
p軌道
３重に縮退
s軌道
小
注）１つの軌道に電子は最大２個まで収容される
軌道の形
z
s軌道
l=0
m=0
縮退なし
y
x
p軌道
l=1
m = 0, ±1
z
3重縮退
z
x
px軌道
z
y
y
x
球対称
y
x
py軌道
pz軌道
軌道
エネルギー
Q n=7
8
P n=6
8
O n=5
32
N n=4
32
M n=3
18
L n=2
8
K n=1
2
水素原子の軌道エネルギー
7s
6s
6p
5s
5p
5d
5f
4s
4p
4d
4f
3s
3p
3d
2s
2p
1s
軌道
エネルギー
第７周期
16~
多電子原子の軌道エネルギー
電子同士は互いに反発する
5f
7s
6p
第６周期
32
5d
5p
第５周期
18
5s
4p
第４周期
18
第３周期
3s
2s
8
第１周期
2
4d
3d
4s
3p
8
第２周期
4f
6s
1s
2p
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
3d
4d 4f
5d 5f
6d
構成原理（電子のつまり方）
電子
規則 １）電子はエネルギーの低い軌道から順に入る
２）軌道のエネルギーが同じ場合は，できるだけ１つずつ入る
３）１つの軌道に電子は２個まではいる（スピン= +1/2, -1/2)
軌道
エネルギー
第７周期
16~
5f
7s
6p
第６周期
32
6s
第５周期
5s
18
5d
5p
4d
4p
第４周期
18
3d
4s
第３周期
3s
第２周期
2s
3p
例）15P
8
8
第１周期
2
4f
1s
2p
1s22s22p63s23p3 = [Ne]3s23p3
電子のつまり方（例）
例）20Ca
1s22s22p63s23p64s2 = [Ar]4s2
軌道
エネルギー
第７周期
16~
5f
7s
6p
第６周期
32
6s
第５周期
5s
18
5d
5p
4d
4p
第４周期
18
3d
4s
第３周期
3s
第２周期
2s
3p
8
8
第１周期
2
1s
2p
4f
電子のつまり方（例）
例）27Co
1s22s22p63s23p64s23d7 =[Ar]4s23d7
軌道
エネルギー
第７周期
16~
5f
7s
6p
第６周期
32
6s
第５周期
5s
18
5d
5p
4d
4p
第４周期
18
3d
4s
第３周期
3s
第２周期
2s
3p
8
8
第１周期
2
1s
2p
4f
電子のつまり方（例）
例）53I
1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p5=[Kr]5s24d105p5
軌道
エネルギー
第７周期
16~
5f
7s
6p
第６周期
32
6s
第５周期
5s
18
5d
5p
4d
4p
第４周期
18
3d
4s
第３周期
3s
第２周期
2s
3p
8
8
第１周期
2
1s
2p
4f
周期表の成り立ち
VII 16~
7s
VI 32
V
18
6s
6p
1
1s1
I
H
s1
IV 18
2
s2
II
Li 2s Be
III
Na Mg
IV
5f
III 8
II 8
3s
I
3
4
2
5
5s
5d
5p
4d
4p
3d
4s
3s
3p
2s
2p
He
13 14 15 16 17
s2p1 s2p2 s2p3 s2p4 s2p5 s2p6
B
1s
6
7
3d
8
9
10
18
1s2
4f
11
12
C N2p O F Ne
Al Si
P 3p S Cl Ar
K4s Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As4pSe Br Kr
4d
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb5pTe I Xe
V
Rb5sSc
VI
Cs6sBa Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi 6pPo At Rn
5d
VII
p
Fr7sRa
d
s
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu4fGd Tb Dy Ho Er Tm Yb
Ac Th Pa U Np Pu Am5fCmBk Cf Es Fm Md No
f
周期表の成り立ち
1
2
アルカリ金属
アルカリ土類金属
I
13
H
II
Li Be
III
Na Mg
IV
ハロゲン
4
5
6
7
15
16
非金属元素
金属元素
3
14
8
9
10
11
B
12
希ガス
17
18
He
C N O F Ne
P S Cl Ar
Al Si
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
V
Rb Sc
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
VI
Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
VII
Fr Ra
遷移元素
ｄ，ｆブロック
非金属元素
金属元素
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb
（希土類）
ランタノイド
Ac Th Pa U Np Pu Am CmBk Cf Es Fm Md No アクチノイド
典型元素
ｓブロック
典型元素
ｐブロック