無限の微生物学
電子軌道
電子軌道は、電子が存在しそうな空間を3次元で表現したものです。
学習目標
ボーアモデルの電子軌道と量子力学軌道を区別する
Key Takeaways
Key Point
- ボーア原子のモデルは、地球が太陽の周りを回るように電子が原子核の周りを一周しないので、原子核の周りにどのように空間的に分布しているかを正確に反映していない。
- 電子軌道は、波動関数として知られる量子力学の数学的方程式の結果であり、電子がいつでもどこにいるのかをある確率の範囲で予測することができます。
- 軌道の数と種類は原子番号が増えるにつれて増え、さまざまな電子殻を満たします。
- 電子が最も見つかりやすい領域は、その軌道と呼ばれます。 同じ主量子数を持つ原子中のすべての電子の集合状態（電子が移動する軌道として可視化）
- orbital:
特定の元素の反応性と化学結合を説明するのに便利ですが、ボーアの原子モデルは、電子が原子核を囲んで空間的にどのように分布しているかを正確に反映していません。 電子は地球が太陽の周りを回るように原子核の周りを回っているのではなく、電子軌道の中に存在しているのです。 このように比較的複雑な形をしているのは、電子が粒子としてだけでなく、波のような振る舞いをしているためです。 量子力学の波動関数と呼ばれる数学的方程式は、電子がどの位置にいるかをある確率で予測することができる。
第一電子殻
原子核に最も近い軌道は、1s軌道と呼ばれ、最大2個の電子を保持することができます。 この軌道はボーア模型の原子の一番奥の電子殻に相当する。 原子核の周りを球状に回っているため、1s軌道と呼ばれる。 1s軌道は常に他のどの軌道よりも先に満たされる。 水素は電子を1個持っているので、1s軌道の中の1ヶ所だけが埋まっています。 これは1s1と呼ばれ、上付き文字の1は1s軌道にある1個の電子を意味します。 ヘリウムは電子を2個持っているので、1s軌道を2個の電子で完全に埋めることができる。 これは、ヘリウムの2個の電子が1s軌道にあることを意味し、1s2と表記される。 周期表では、水素とヘリウムは最初の行（周期）にある唯一の2つの元素です。これは、彼らが最初の殻である1s軌道にのみ電子を持っている唯一の元素だからです。
第二電子殻
S軌道とP軌道の図。 Sサブシェルは球のような形をしている。 1n主殻、2n主殻ともにs軌道を持つが、球の大きさは2n軌道の方が大きい。 pサブシェルは3つのダンベル型軌道からなる。 主殻2nにはp副殻がありますが、主殻1にはありません。
第2電子殻には8個の電子が含まれることがあります。 この殻には、もう1つの球形のs軌道と3つの「ダンベル」型のp軌道があり、それぞれ2個の電子を保持することができます。 1s軌道が満たされた後、2番目の電子殻は、まず2s軌道、次に3つのp軌道を満たします。 p軌道を満たすとき、それぞれ1個の電子を取り、各p軌道が1個の電子を持つと、2個目を追加することができる。 リチウム（Li）には3個の電子があり、第1殻と第2殻を占有している。 2個の電子が1s軌道を満たし、3個目の電子が2s軌道を満たす。 その電子配置は1s22s1である。 一方、ネオンは、最内周の1s軌道に2個、第2殻に8個（2s軌道とp軌道に各2個）の合計10個の電子を持つ。 そのため、不活性ガスでエネルギー的に安定しており、他の原子と化学結合することはほとんどありません。
第3電子殻
大きな元素はさらに軌道を持ち、第3電子殻を構成しています。 サブシェルのdとfはより複雑な形をしており、それぞれ5個と7個の軌道を含んでいます。 3n主殻はs,p,dの副殻を持ち、18個の電子を保持できる。 4n主殻はs,p,d,f軌道を持ち、32個の電子を保持することができる。 原子核から離れるにつれて、エネルギー準位に含まれる電子と軌道の数が増えていく。 周期表で次の原子に進むと、次に利用可能な軌道に余分な電子をはめ込むことによって、電子構造を計算することができる。 電子殻と軌道の概念は密接に関連していますが、軌道モデルは、電子が占める可能性のあるすべての場所の異なる形状と特別な向きを指定するため、軌道は原子の電子配置をより正確に描写します
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