【理論】電子配置と電子軌道

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　●●●　目次　●●●
　�@　電子配置
　�A　希ガス型の電子配置
　�B　電子軌道≪おすすめ≫
　�C　K・Caと遷移元素の電子配置
　　　　　　　　　　　≪おすすめ≫


＜電子配置＞
　電子が多数ある場合，原子の周りにいくつかの層に分かれて存在している。この層を電子殻という。

　内側からＫ殻，Ｌ殻，Ｍ殻，Ｎ殻……と呼び，各電子殻に入り得る電子の最大数はそれぞれ2コ，8コ，18コ，32コ……と決まっている。

　K殻，L殻，M殻，Ｎ殻……は，アルファベット順で，2コ，8コ，18コ，32コ……は，2n²で表せる。nはK殻ならば1，L殻なら2で計算する。
　K殻は1殻目なので2×1²＝2
　L殻は2殻目なので2×2²＝8
　M殻は3殻目なので2×3²＝18
　Ｎ殻は4殻目なので2×4²＝32

　


₁H（総電子数1）(総電子数は原子番号と同じ)
＝Ｋ(1)
（Ｋ殻に1個）

₂He（総電子数2）
＝Ｋ(2)

₃Li（総電子数3）
＝Ｋ(2)Ｌ(1)
（Ｋ殻に2個，Ｌ殻に1個）

₄Be（総電子数4）
＝Ｋ(2)Ｌ(2)

₅B（総電子数5）
＝Ｋ(2)Ｌ(3)

₆C（総電子数6）
＝Ｋ(2)Ｌ(4)

₇N（総電子数7）
＝Ｋ(2)Ｌ(5)

₈O（総電子数8）
＝Ｋ(2)Ｌ(6)

₉F（総電子数9）
＝Ｋ(2)Ｌ(7)

₁₀Ne（総電子数10）
＝Ｋ(2)Ｌ(8)

₁₁Na（総電子数11）
＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(1)

₁₂Mg（総電子数12）
＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(2)

₁₃Al（総電子数13）
＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(3)

₁₄Si（総電子数14）
＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(4)

₁₅P（総電子数15）
＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(5)

₁₆S（総電子数16）
＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(6)

₁₇Cl（総電子数17）
＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(7)

₁₈Ar（総電子数18）
＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(8)

₁₉K（総電子数19）
＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(8)Ｎ(1)

₂₀Ca（総電子数20）
＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(8)Ｎ(2)


　電子は，原則として内側の殻から順に満たされていく。電子の中で，最も外側の電子殻に属する電子を最外殻電子という。

　最外殻電子は，内側の殻の電子と比べてやや不安定で，他の原子などに作用しやすいので，化学的性質に関わりがある。

　最外殻にあり化学的性質などに関わる1〜7個の電子を特に価電子という。

　価電子は，原子価電子ともいい，一般には原子のいちばん外側の電子殻にある電子のことで，原子価や化学的性質を決定しているのでこの名がある。基本的に，化学的性質に関与している電子を，特に価電子と考えるとよい。

₁H＝Ｋ(1)
→最外殻電子1コ，価電子1コ

₂He＝Ｋ(2)
→最外殻電子2コ，価電子0コ

₃Li＝Ｋ(2)Ｌ(1)
→最外殻電子1コ，価電子1コ

₄Be＝Ｋ(2)Ｌ(2)
→最外殻電子2コ，価電子2コ

₅B＝Ｋ(2)Ｌ(3)
→最外殻電子3コ，価電子3コ

₆C＝Ｋ(2)Ｌ(4)
→最外殻電子4コ，価電子4コ

₇N＝Ｋ(2)Ｌ(5)
→最外殻電子5コ，価電子5コ

₈O＝Ｋ(2)Ｌ(6)
→最外殻電子6コ，価電子6コ

₉F＝Ｋ(2)Ｌ(7)
→最外殻電子7コ，価電子7コ

₁₀Ne＝Ｋ(2)Ｌ(8)
→最外殻電子8コ，価電子0コ

₁₁Na＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(1)
→最外殻電子1コ，価電子1コ

₁₂Mg＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(2)
→最外殻電子2コ，価電子2コ

₁₃Al＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(3)
→最外殻電子3コ，価電子3コ

₁₄Si＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(4)
→最外殻電子4コ，価電子4コ

₁₅P＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(5)
→最外殻電子5コ，価電子5コ

₁₆S＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(6)
→最外殻電子6コ，価電子6コ

₁₇Cl＝Ｋ(2)Ｌ(8)M(7)
→最外殻電子7コ，価電子7コ

₁₈Ar＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(8)
→最外殻電子8コ，価電子0コ

₁₉K＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(8)Ｎ(1)
→最外殻電子1コ，価電子1コ

₂₀Ca＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(8)Ｎ(2)
→最外殻電子2コ，価電子2コ


　(典型元素の)最外殻電子数は，族番号の1の位の数字に一致する。価電子数も，基本的には族番号の1の位の数字に一致する（18族は例外で0）。
　1族＝最外殻電子1コ，価電子1コ
　2族＝最外殻電子2コ，価電子2コ
　13族＝最外殻電子3コ，価電子3コ
　14族＝最外殻電子4コ，価電子4コ
　15族＝最外殻電子5コ，価電子5コ
　16族＝最外殻電子6コ，価電子6コ
　17族＝最外殻電子7コ，価電子7コ
　18族＝最外殻電子2or8コ，価電子0コ
（遷移元素の価電子は，内殻に電子が増加，収容されるため価電子は1〜2個）


　ほとんどの原子は，最外殻に2個あるいは8個の電子を持っていると安定するので，最外殻電子を8個＝閉殻（最外殻がK殻の場合は2個）にしようとする傾向があり，そのため他原子と結合したり，イオンになったりする。（最外殻電子が8個だと，空間にバランスよく存在するので安定になる）





＜希ガス型の電子配置＞
　希ガスは，最外殻にヘリウムなら2個，その他は全て8個の電子を持っており，原子は安定している。
　このように閉殻である希ガス原子は，他の原子に結合しないので価電子は0個とする。最外殻電子数（8個，Heのみ2個）とは一致しないので注意。

●価電子　　 ……… 0コ　
●最外殻電子 ……… 8コ


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＜電子軌道＞
　Ｋ殻以外の電子殻は，いくつかの電子軌道（副殻）に分けられる。

�@ 電子軌道の種類
　電子軌道は，その形状によって，s軌道，p軌道，d軌道…と区別されており，s軌道は球形の軌道，p軌道は亜鈴形の軌道で形は等しく方向性の異なる3つの軌道，d軌道は形と方向性の異なる5つの軌道からなる。
　
↓
↓
↓
�A 各電子殻の構成
　各軌道は，それぞれが所属する電子殻から，1s，2s，2p，3s，3p，3d，4s，4p，4d，4f軌道…と区別されている。
●Ｋ殻●
　1つのs軌道（1s）のみ。
●Ｌ殻●
　1つのs軌道（2s）と，3つのp軌道（2p_x，2p_y，2p_z）に分けられる。
●Ｍ殻●
　1つのs軌道（3s）と，3つのp軌道（3p_x，3p_y，3p_z）と，5つのd軌道（3d）に分けられる。
●Ｎ殻●
　1つのs軌道（4s）と，3つのp軌道（4p_x，4p_y，4p_z）……に分けられる。
↓
↓
↓
�B 規則性
　各電子軌道には自転方向の異なる2個の電子しか入ることはできない。これをパウリの禁制律という。よって，s軌道には1×2＝2個，p軌道には3×2＝6個，d軌道には5×2＝10個の電子しか入れない。（電子は自転しながら各電子軌道を運動している。この電子の自転を電子スピンといい，右回りと左回りがあり，通常，↑および↓の記号で区別する）
　エネルギー準位の等しい軌道に対して，電子は最初，1個ずつ分かれて入る。これをフントの規則という。
↓
↓
↓
�@�A�Bより，エネルギー準位の低い電子軌道から順に電子を入れていけば，各原子の詳しい電子配置が書ける。

₁H＝Ｋ(1)
→1s軌道に1個
(Ｍ殻)
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(　　)
(Ｌ殻)
　2p(　　)(　　)(　　)
　2s(　　)
(Ｋ殻)
　1s(↑　)

₂He＝Ｋ(2)
→1s軌道に2個
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(　　)
　2p(　　)(　　)(　　)
　2s(　　)
　1s(↑↓)

₃Li＝Ｋ(2)Ｌ(1)
→1s軌道に2個，2s軌道に1個
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(　　)
　2p(　　)(　　)(　　)
　2s(↑　)
　1s(↑↓)

₄Be＝Ｋ(2)Ｌ(2)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(　　)
　2p(　　)(　　)(　　)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₅B＝Ｋ(2)Ｌ(3)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に1個
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(　　)
　2p(↑　)(　　)(　　)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)
Ｌ殻の3コは，2sの2コと2pの1コに分けられる。これが重要

₆C＝Ｋ(2)Ｌ(4)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に2個
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(　　)
　2p(↑　)(↑　)(　　)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₇N＝Ｋ(2)Ｌ(5)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に3個
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(　　)
　2p(↑　)(↑　)(↑　)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₈O＝Ｋ(2)Ｌ(6)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に4個
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(　　)
　2p(↑↓)(↑　)(↑　)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₉F＝Ｋ(2)Ｌ(7)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に5個
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(　　)
　2p(↑↓)(↑↓)(↑　)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₁₀Ne＝Ｋ(2)Ｌ(8)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(　　)
　2p(↑↓)(↑↓)(↑↓)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₁₁Na＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(1)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に1個
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(↑　)
　2p(↑↓)(↑↓)(↑↓)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₁₂Mg＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(2)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個
　3p(　　)(　　)(　　)
　3s(↑↓)
　2p(↑↓)(↑↓)(↑↓)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₁₃Al＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(3)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に1個
　3p(↑　)(　　)(　　)
　3s(↑↓)
　2p(↑↓)(↑↓)(↑↓)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₁₄Si＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(4)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に2個
　3p(↑　)(↑　)(　　)
　3s(↑↓)
　2p(↑↓)(↑↓)(↑↓)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₁₅P＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(5)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に3個
　3p(↑　)(↑　)(↑　)
　3s(↑↓)
　2p(↑↓)(↑↓)(↑↓)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₁₆S＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(6)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に4個
　3p(↑↓)(↑　)(↑　)
　3s(↑↓)
　2p(↑↓)(↑↓)(↑↓)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₁₇Cl＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(7)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に5個
　3p(↑↓)(↑↓)(↑　)
　3s(↑↓)
　2p(↑↓)(↑↓)(↑↓)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)

₁₈Ar＝Ｋ(2)Ｌ(8)Ｍ(8)
→1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個
　3p(↑↓)(↑↓)(↑↓)
　3s(↑↓)
　2p(↑↓)(↑↓)(↑↓)
　2s(↑↓)
　1s(↑↓)





＜K・Caと遷移元素の電子配置＞
　₁₉K，₂₀Caでは，内側から順に3p軌道まで電子が入り，続いてM殻の3d軌道に電子が入りそうだが，M殻の3d軌道よりもN殻の4s軌道の方がわずかにエネルギー準位が低いため，M殻の3d軌道を空にしたまま，N殻の4s軌道へ電子が入る。

₁₉K＝1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個，3d軌道に1個，3d軌道に0個，4s軌道に1個

₂₀Ca＝1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個，3d軌道に2個，3d軌道に0個，4s軌道に2個

　ゆえに，

₁₉K＝Ｋ殻2コ，Ｌ殻8コ，Ｍ殻9コ，Ｍ殻8コ，N殻1コ

₂₀Ca＝Ｋ殻2コ，Ｌ殻8コ，Ｍ殻10コ，Ｍ殻8コ，N殻2コ

となるのである。

さらに続く₂₁Scから₃₀Znまでは，N殻の4p軌道よりエネルギー準位の低いM殻の3d軌道へ電子が入っていく。

₂₁Sc ＝1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個，3d軌道に1個，4s軌道に2個

₂₂Ti ＝1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個，3d軌道に2個，4s軌道に2個

₂₃V ＝1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個，3d軌道に3個，4s軌道に2個

₂₄Cr ＝1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個，3d軌道に5個，4s軌道に1個

₂₅Mn ＝1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個，3d軌道に5個，4s軌道に2個

₂₆Fe ＝1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個，3d軌道に6個，4s軌道に2個

₂₇Co ＝1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個，3d軌道に7個，4s軌道に2個

₂₈Ni ＝1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個，3d軌道に8個，4s軌道に2個

₂₉Cu ＝1s軌道に2個，2s軌道に2個，2p軌道に6個，3s軌道に2個，3p軌道に6個，3d軌道に10個，4s軌道に1個





　上記の要点を確認したら，「Ｑ＆Ａ」で腕試し！
　→「Q＆A　特選17問！電子配置とイオン」へ





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p.s.　
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