第２節　原子の電子配置

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第2節　原子の電子配置

Ａ　原子の電子配置

電子殻

►電子殻

ラザフォードとボーアの原子模型では，原子核の周囲を回る電子が一
定半径の球殻面にあると考えて電子殻と呼んだ。内側からK，L，M，N，……殻
と名づけられているが，これは量子力学における原子模型で，主量子数n＝1，2，
3，4，……に対応する。各電子殻にはそれぞれ電子軌道があり，s，p，d，f，……
と名づけられているが，これは方位量子数l＝0，1，2，3，……に対応する。主量
子数nの電子殻には，lがn－1までのn種類の電子軌道が存在する。また，方位
量子数lの電子軌道は，磁気量子数m_lによってさらに2l＋1種類に分かれる。た
とえば，p軌道はl＝1に相当するから3（＝2×1＋1）種類に分かれ，p_x，p_y，p_zの
ように区別される。そして1個の電子軌道は2個まで電子を収容できる。

方位量子数	→	磁気量子数による軌動数道数	→	収容電子数
l＝0		2×0＋1＝1		1×2＝2
l＝1		2×1＋1＝3		3×2＝6
：		：
l＝n-1		2×（n-1）+1=2n-1		（2n-1）×2=4n-2
計n種類		合計　n²		計　2n²個

電子殻と電子軌道，および収容電子数
電子殻	K	L		M			N				0					P						Q
電子軌道	1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	5g	6s	6p	6d	6f	6g	6h	7s
電子軌道数	1	1	3	1	3	5	1	3	5	7	1	3	5	7	9	1	3	5	7	9	11	1
最大電子数	2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10	14	18	2	6	10	14	18	22	2

電子配置

►電子配置

　一般に，原子番号Zの原子にはZ個の電子がある。これらの電子が，原子の各

電子軌道にどのように配置されるかは，次のような法則や原理による。

　まず，「1つの電子軌道には，2個の電子しか入ることができない。」これをパウリ

の原理という。量子力学によれば，電子のもつスピンに2種類あり，同一の電子軌

道にはスピンの異なる電子が1対しか入れないという原理である。
　さらに，原子の最も安定な状態はエネルギーの低い電子軌道から順に電子を満たし

た状態である。「一般に，内側にある電子殻の電子軌道ほどエネルギーが低い。同じ

電子殻では，方位量子数lの小さいほどエネルギーが低く，s，p，…の順に電子が配

置される。また，lの値が同じ電子軌道では，電子は異なる電子軌道から順に配置さ

れる。たとえば，N原子の2p軌道の電子配置はp_x¹p_y¹p_z¹となる。これは，同一の電

子軌道に入るより電子間の反発が小さいためと考えられる。

　次に，電子軌道も考えた₁H～₂₀Caの電子配置の順を示す。

Ｂ　価電子

最外殻電子と価電子

►最外殻電子と原子の性質

元素の化学的性質の類似性は，最外殻電子の配置の類似性から説明できる。す

なわち，反応に関係するのは最外殻電子であり，その配置が似ている元素は同

様の性質を示す。どの元素が類似した性質をもつかを生徒に考えさせ，周期律の

学習の準備としたい。