スライド 1

基礎化学 １
２．原子の構造と電子配置 担当：共通（化学） 幡野 明彦
1
2010年10月9日土曜日
電子戦隊 デンジマン
ストーリー：巨大怪物アンゴラーを操るヘドラーと、宇宙の
平和を守るデンジマンたちの激しい戦いを描く大ヒット戦隊
シリーズの映画化。1980年
2010年10月9日土曜日
原子の構造と電子配置
波動性と粒子性
原子核の周りを回っている
電子は定常波でなければな
らない
n 個の定常波 = 円周
n・λ = 2 π r
ド・ブロイの関係式
(λ = h/mv)を代入
n・h/mv = 2 π r
質量 m の物質が速
度 v で半径 r の円
運動している
2010年10月9日土曜日
とびとびの値
原子の構造と電子配置
ボーアモデル
電子は，原子核から
飛び飛びの位置に存
在している
2010年10月9日土曜日
原子の構造と電子配置
原子の化学的性質
電子の数（状態）できまる
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
○ 化学反応（化学結合の形成）・・・
ほとんどが電子の挙動
○ 原子、分子中の電子の場所（位置），
電子のエネルギーを扱う
電子殻： K, L, M, N, O, P・・・
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
○ 化学反応（化学結合の形成）・・・
ほとんどが電子の挙動
○ 原子、分子中の電子の場所（位置），
電子のエネルギーを扱う
電子殻： K, L, M, N, O, P・・・
原子の
軌道
2010年10月9日土曜日
1s 2s, 2p 3s, 3p, 3d
２個 ８個
１８個
２．原子の電子配置
大きな軌道は，小さな副殻の集まりだった（縮重，縮退）
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
副殻にはいくつの電子が入るのか？
電子：負の電荷．小さい粒子と仮定，
回っている
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
副殻にはいくつの電子が入るのか？
電子：負の電荷．小さい粒子と仮定，
回っている
最大二つまで入る
なぜ？：負の電荷同士で反発しない
のだろうか？
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
なぜ，負の電荷同士で反発しないのか？
弱い磁力が発生
して引き合う
電子スピン（自転）
同じ軌道内の二つの電子
の自転方向が逆なら，発
生する磁力により静電反
発を抑えることができ
る．
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
原子の電子配置：電子殻と電子式
（価電子，点電子式）
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
波動方程式（シュレーディンガー）
○ 何がわかるのか
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
波動方程式（シュレーディンガー）
○ 何がわかるのか
原子中での・・・
電子密度（存在確率）とエネルギーがわか
る
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
波動方程式（シュレーディンガー）
○ 何がわかるのか
原子中での・・・
電子密度（存在確率）とエネルギーがわか
る
主量子数：ｎ， 方位量子数：ℓ， 磁気量子数：ｍ， ス
ピン量子数：ｓ （＝ 電子の自転の向き）
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
■ 量子数の意味するもの ○主量子数：ｎ（正の整数） →原子核からの距離、軌道の広が
り
n=1, 2, 3, 4・・・は
電子殻：K, L, M, N・・・
に対応
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
■ 量子数の意味するもの ○方位量子数：ｌ（0, 1, 2 ・ n-1）
副量子数とも言う．軌道の形，および角運動量
軌道：s, p, d, f・・・ に対応
○磁気量子数：ｍ px, py, pz など同一エネルギー順
位の副殻の立体的広がり方を示す（ゼーマン分裂で判明）
○スピン量子数：s 電子は自転している．
右回り↑，左回り↓（一つの副核には二つまで入る）
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
○電子殻を表している主量子数（ｎ）
○ 元素の種類にかかわらず、電子殻，軌道は
用意されていると考える．
○ 電子の個数 ＝ 原子番号
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
これら点電子式では，量子数がわかるような表記ではない
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
問題：炭素原子を量子数がわかる表記で書いてみよう！
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
問題：炭素原子を量子数がわかる表記で書いてみよう！
Step 1：電子数を原子番号から把握
炭素の原子番号は「6」，電子数も「6」
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
問題：炭素原子を量子数がわかる表記で書いてみよう！
Step 1：電子数を原子番号から把握
炭素の原子番号は「6」，電子数も「6」
Step 2：主量子数はいくつになるか？
n = 1, 2
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
問題：炭素原子を量子数がわかる表記で書いてみよう！
Step 1：電子数を原子番号から把握
炭素の原子番号は「6」，電子数も「6」
Step 2：主量子数はいくつになるか？
n = 1, 2
Step 3：副量子数を考える
1s, 2s, 2p
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
問題：炭素原子を量子数がわかる表記で書いてみよう！
Step 1：電子数を原子番号から把握
炭素の原子番号は「6」，電子数も「6」
Step 2：主量子数はいくつになるか？
n = 1, 2
Step 3：副量子数を考える
1s, 2s, 2p
Step 4：電子を配置させる（6個）
2
2
2
1s , 2s , 2p
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
問題：炭素原子を量子数がわかる表記で書いてみよう！
Step 1：電子数を原子番号から把握
炭素の原子番号は「6」，電子数も「6」
Step 2：主量子数はいくつになるか？
n = 1, 2
Step 3：副量子数を考える
1s, 2s, 2p
Step 4：電子を配置させる（6個）
2p
2s
1s
2010年10月9日土曜日
2
2
2
1s , 2s , 2p
２．原子の電子配置
なぜ，同じ軌道に電子が入らないのか？
正解◎
2p
2s
1s
2010年10月9日土曜日
不正解×
2p
2s
1s
２．原子の電子配置
なぜ，同じ軌道に電子が入らないのか？
正解◎
2p
2s
1s
不正解×
2p
2s
1s
近くに負電荷を有する電子があるより，遠くに
あった方が静電反発を和らげる．安定である．
（電子としては居心地がよい，皆さんも電車に乗るとき，い
きなり見知らぬ人の隣には座らないでしょう）
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
電子配置のルール
パウリの排他律
一つの原子内にあるすべての電子は，完全に区別さ
れる．
フントの規則
同一エネルギー順位の軌道（px, py, pz など）に空
席がある場合，電子は分散して配置される．
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
パウリの排他律
一つの原子内にあるすべての電子は，完全に区別さ
れる．
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
フントの規則
同一エネルギー順位の軌道（px, py, pz など）に空
席がある場合，電子は分散して配置される．
正解◎
不正解×
2p
2s
1s
2p
2s
1s
21
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
フントの規則
同一エネルギー順位の軌道（px, py, pz など）に空
席がある場合，電子は分散して配置される．
正解◎
不正解×
2p
2s
1s
2p
2s
1s
近くに負電荷を有する電子があるより，遠くに
あった方が静電反発を和らげる．安定である．
（電子としては居心地がよい，皆さんも電車に乗るとき，い
きなり見知らぬ人の隣には座らないでしょう）
21
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置
演習問題 電子配置がわかる形で描いてみましょう
2010年10月9日土曜日
10
Ne ネオン
11
Na ナトリウム
7
N 窒素
8
O 酸素
２．原子の電子配置
電子殻 主量子数 副量子数
K
L
M
2010年10月9日土曜日
1
2
3
)
) )))
) ))) )))))
s p d
副殻の数
最大電子数
1
4
9
2
8
18
２．原子の電子配置 2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置 ○原子番号
(電子数がわかる)
○２個づつ埋めていく
（エネルギーの低い順に）
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置 ○ 電子殻： K, L, M, N, O, P・・・の内訳
○ 軌道の種類，形，各電子殻内での個数, 符号
S軌道： ＋
p軌道：
１種類（１個）
＋
-
３種類
＋
d軌道の例：
-
＋
５種類
d
,
d
,
yz
xz
s
px, py, pz
dxy,
d
2
2
,
d
2
x
-y
z
○ それぞれの軌道には電子が2個づつ入れる
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置 ■ 量子数の意味するもの （軌道の形）
2010年10月9日土曜日
２．原子の電子配置 電子の軌道には入りやすさがある！
2010年10月9日土曜日