環境計量士(濃度)

【基礎化学】電子配置の方法を解説

電子配置って何?

電子配置とは、原子の持つ電子がどの軌道に入っているかを示すものです。

 

電子配置の方法

それぞれの軌道に振り分けられる電子の数は以下の通りです。

  • s軌道:2個
  • p軌道:6個
  • d軌道:10個
  • f軌道:14個

そして、原子番号の数ぶん、1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p・・・という順番で電子が入っていきます。

4sよりも3dの方が原子核からの距離は遠いはずなんですが、

この順番は「低エネルギーの電子軌道から電子が入っていく」という原則に従うため、

低エネルギー側である4s軌道の方に優先的に電子が入っていきます。

ただ、電子配置を書く時は1s22s22p63s23p63d14s2の順番で書くので、そこは気をつけましょう。

 

 

電子配置の例外も存在する!

Cr(原子番号24)の基底状態の電子配置はどうなるでしょうか?

 

各元素の電子配置を周期表で確認できるサイトがあります。

https://ptable.com/?lang=ja#%E9%9B%BB%E5%AD%90

確認してみましょう。

引用::https://ptable.com/?lang=ja#%E9%9B%BB%E5%AD%90

 

1s22s22p63s23p63d6だと思いきや、

1s22s22p63s23p63d54s1ですね。

 

なぜなのかというと、

完全に充填されていない3d軌道を占めるより、

4s軌道に電子が入った方が電子間反発が小さくなり、原子全体としてエネルギーが安定するからだといわれています。

 

そこから

Mn(原子番号25):1s22s22p63s23p63d54s2

Fe(原子番号26):1s22s22p63s23p63d64s2

Co(原子番号27):1s22s22p63s23p63d74s2

Ni(原子番号28):1s22s22p63s23p63d84s2

Cu(原子番号29):1s22s22p63s23p63d104s1

Zn(原子番号30):1s22s22p63s23p63d84s2

の順番で電子配置が決まっていきます。

 

ここも

「なんでCuの時、4s軌道に1個しか入ってないねん!」

 

となりますが、

原子全体で考えた時に3dを埋めてしまった方がエネルギーが安定するため、このような電子配置となります。

(より詳しく知ろうとすると訳が分からなくなるので、こんな感じなんだなという理解で止めています。。。)

 

試験では狙われやすい部分なのでCrとCuの例外パターンは必ず覚えておきましょう。 

 

最後に

電子配置を決めるうえでのルールは以下の通りです。

  1. 低エネルギーの電子軌道から電子が入っていく
  2. 同じエネルギーの軌道にはまず電子が1個ずつ充填されて不対電子が最大となるような電子配置をとる(フントの規則
  3. 例外のパターンも存在する

基本的には基底状態であれば、原子番号の数ぶん電子を軌道にいれていく作業なので、そんなには難しくないのですが、CrやCuなどのイレギュラーなパターンもあるので、そこの部分は注意しましょう。

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