物理化学第 1 章５　 Ver. 1.0

物理化学第1章５　Ver.1.0 福井工業大学　工学部環境生命化学科原　道寛

物理化学：1章原子の内部（メニュー）

1-5.　多電子原子の構造 水素原子1s, 2s , 3s・・・軌道　⇒　複雑な分子にも適応 A B C 多電子原子水素原子占有する電子のエネルギー核核 D 多電子原子は水素とは違い縮退は起こらない。

1-5.　多電子原子の構造 水素原子の軌道＝　　　　　数+異なる　　　に属する軌道 A B 同じエネルギー準位の例 E（2s）　＝　E(2p) 縮退degeneracy 多電子原子

1-5.　多電子原子の構造 多電子原子 E（2s）　　　　E(2p) A 核電子内部外部核電子電子　　　効果 B 有効核電荷 C 　　　　による電気的な　　　エネルギーが　　　　　なる D E

1-5.　多電子原子の構造 A DOWN B C UP エネルギーの低い順に： D

1-5.　多電子原子の構造 電子⇒原子核のまわりの軌道に分配される様子　　　　　　（electronic structure）　　　　　　　（electron configuration） A B 重要な原理・規則① ○パウリの禁制原理（Pauli exclusion principle）１つの原子の中の　　　　：類の量子数が異なる。量子数n,l,mが同じ場合の　　　　：スピン量子数の異なる　　個。一つの軌道に入る　　　　：2個、スピンは　　　　き。 C D F E G H

1-5.　多電子原子の構造 電子⇒原子核のまわりの軌道に分配される様子　　　　　　　（electronic structure）　　　　　　　（electron configuration） A B 重要な原理・規則② ○フントの規則（Hund’s rule）電子が縮退した軌道に入る時：　１．電子（　　　　　　は　　　　　　に　　　　方向で入る。　２．縮退した軌道に　　　　　　　電子が占められるまで　　　。なぜならば：安定性より電子：平均して互いに　　　　　　⇒反発が　　　　　なる⇒　　　　になる。同じ軌道を占める（2つ）　異なる軌道に存在(各1つ) C D E G F I J H K

1-5.　多電子原子の構造 基底状態の中性原子の電子配置の決め方 A B C

1-5.　多電子原子の構造 電子配置は？水素 H （Z=1）ヘリウム He （Z=2） A B H H 1s C D He　　＿＿＿ He 1s 軌道図表（orbital diagram） 1s軌道に2個の電子を置くとき：パウリの禁制原理からスピンが反対方向を向く

1-5.　多電子原子の構造 電子配置は Li（Z=3） Be（Z=4）軌道図表（orbital diagram） D C Li ≒ A B 1s 2s G F H ≒ E ＿＿＿ Be　　＿＿＿最外殻に注目した表記法 [ ]内は　　　　　（core electron） 1s 2s I 1s副殻は完全に閉められており、二個の電子は　　　　（closed shell）を形成しているという。次にエネルギーの低い　　　　　に入る。 J K

1-5.　多電子原子の構造 電子配置はホウ素B（Z=5）炭素C（Z=6）窒素N（Z=7） D ≒ E ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ B　　＿＿＿ C B A 1s 2s 2p ≒ I J ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ C　　＿＿＿ H G F 1s 2s 2p ≒ N O ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ M L N　　＿＿＿ K 1s 2s 2p フントの規則から、五番目の電子が入っている2p軌道　とは　別の2p軌道　にスピンが　　　　　　　に向くように入る。

1-5.　多電子原子の構造 電子配置酸素O（Z=8）フッ素F（Z=9） Ne（Z=10） ≒ D E C ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ O　　＿＿＿ A B 1s 2s 2p ≒ I J H F G ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ F　　＿＿＿ 1s 2s 2p ≒ N O ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ Ne　　＿＿＿ M L K 1s 2s 2p フントの規則から、五番目の電子が入っている2p軌道とは別の2p軌道にスピンが同じ方向に向くように入る。

1-5.　多電子原子の構造 sには最大＿＿ pには最大＿＿ A B 第三周期 C D E F G H 　　　　副殻と　　　　　　副殻を満たす。 I J

1-5.　多電子原子の構造 第四周期 A B C D E F エネルギー 3d>4s ↓ 4s　に入る　→　3d　へ 3d：縮退した軌道()＝　　　の電子を収めることが可能 G H 電子が満たされてくると反発により、　　　　　　　　の順番が変わる。複雑!! しかし、 Cr(Z=24)は[Ar] Cu(Z=20):[Ar] I K J

原子の電子配置 A B C D

最外殻となる副殻と周期表との関係 ３-11族の遷移元素と１２族：最外殻は＿＿＿ C 1族アルカリ金属と２族アルカリ土類金属：最外殻は＿＿＿　　　　　１３-１８族の典型元素：最外殻は＿＿＿ A B

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