電子配置|化学

元素の原子軌道における電子の割り当ては、その電子配置によって記述されます。原子の電子配置は、すべての電子を含む原子サブシェルが順番に配置されるパラダイム命名法に従います (それらが所有する電子の数は上付き文字で書かれています)。たとえば、ナトリウムの電子配置は 1s22s22p63s1 です。
一方、従来の表記法では、規則的に長い電子配置が生成されます (特に、原子番号が比較的大きい元素の場合)。希ガスの電子配置は、簡略表記の角括弧内の希ガスの記号に置き換えられます。その結果、ナトリウムの簡略化された電子配置は [Ne]3s1 です。

アーネスト・ラザフォードとニールス・ボーアが 1913 年に原子のボーア模型を発表した直後に、原子軌道における電子の分布に対するこの命名法が一般的になった.

電子構成のアプリケーション:

要素の原子価の計算。
一群の元素の性質を予測する (類似の電子配置を持つ元素は、類似の特性を示す傾向があります)。
原子スペクトルの解釈

電子構成の描写:

シェル:

主量子数は、シェル (n) に収容できる電子の最大数を決定します。砲弾数は式 2n2 で表されます。ここで、「n」は砲弾の数です。以下は、シェル、n の値、収容できる電子の総数を一覧にした表です。

シェルと「n」値	最大。番号。電子の
K シェル、n=1	2x(1)2=2
Lシェル、n=2	2x(2)2=8
Mシェル、n=3	2x(3)2=18
Nシェル、n=4	2x(4)2=32

サブシェル:

方位量子数 (略して「l」) は、電子が分布するサブシェルを決定します。
サブシェルは主量子数によって決定されます。その結果、n =4 の場合、4 つの代替サブシェルが可能になります。
n=4 を使用した場合。 s、p、d、および f サブシェルは、l=0、l=1、l=2、および l=3 サブシェルの後に、この順序で呼び出されます。
式 2*(2l + 1) は、サブシェルで処理できる電子の最大数を示します。

表記:

サブシェルラベルは、原子の電子配置を表すために使用されます。
殻番号 (主量子数によって決定される)、副殻名 (方位量子数によって決定される)、および副殻内の電子の総数はすべて、これらのラベルに上付き文字で記載されています。
たとえば、最初のシェルのサブシェルに 2 つの電子が占有されている場合、表記は「1s2」になります。
マグネシウム (原子番号 12) の電子配置は、これらのサブシェルラベルを使用して 1s22s22p63s2 と表すことができます。

軌道の充填:

1.アウフバウの原理-

このアイデアの名前は、ドイツ語の「築き上げること」を意味する「Aufbeen」に由来しています。
アウフバウの原理によれば、電子はエネルギーの高い軌道に移動する前に、最初は少ないエネルギーの軌道を占有します。
軌道のエネルギーの計算には、主量子数と方位角量子数の合計が使用されます。
電子は、1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d、7p…

2.パウリの排除原則 –

パウリの排他原理によれば、軌道は逆スピンを持つ最大 2 つの電子しか保持できません。
「同じ原子内の 2 つの電子は、4 つの量子数すべてについて同様の値を持つことはありません」と、この原則は述べています。
その結果、2 つの電子が同じ主数、方位角、磁気数を持っている場合、それらは逆スピンを持っているに違いありません。

3.フントの法則-

後続の電子が軌道に配置される前に、特定のサブシェル内のすべての軌道が電子によって単独で占有されると述べています。
電子が 1 つしかない軌道内の電子は同じスピンを持ち、合計スピン (またはスピン量子数の同じ値) を最大化します。

金属の化学的性質:

<オール>

金属と酸素の反応 - 金属が酸素と反応すると、金属酸化物が形成されます。金属酸化物は、金属が電子を酸素に与えるときに形成されます。たとえば、
4K + O2 → 2 K2O.

金属と水との反応 - 水と接触すると、金属水酸化物を生成する金属と生成しない金属があります。金属と水との反応性はさまざまです。ナトリウムとカリウムは非常に反応性の高い金属です。水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリは、水と反応すると形成されます。

希酸との反応 - ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウムなどの金属は、希薄な HCl や H2SO4 と激しく反応すると、金属塩と水素を生成します。一方、マグネシウム、亜鉛、鉄、スズ、鉛は酸と激しく反応しません。

金属と他の金属の塩との反応 - 反応性の高い金属は、反応性の低い金属と急速に反応します。反応性の低い金属は、反応性の高い金属によって、その酸化物、塩化物、または硫化物から置換されます。

非金属の化学的性質:

<オール>

水との反応- 非金属は水と反応しません。たとえば、リンは非常に反応性の高い非金属で、空気に触れると発火します。そのため、周囲の酸素との接触を避けるために水中に保存されます。

酸との反応 - 非金属が酸と反応するという証拠はありません。

塩基との反応- 非金属と塩基との相互作用は非常に複雑です。塩素が水酸化ナトリウムなどの塩基と反応すると、次亜塩素酸ナトリウム、塩化ナトリウム、水が生成されます。

酸素との反応 - 非金属が酸素と反応すると、酸化物が生成されます。非金属酸化物は、本質的に酸性または中性です。

結論:

元素の電子配置は、アウフバウの原理、パウリの排除原理、フントの法則という 3 つの原理または規則に基づいています。元素の電子配置は、特定の元素が金属、非金属、希ガス、半金属のいずれに該当するかを示します。一般的に、価電子数が3までであれば、その元素は金属に分類されます。価電子の数が 4 ～ 7 の場合、その元素は非金属であり、価電子の数が一般的に 8 の場合、その元素は希ガスであると言われます。金属の反応性と非金属の反応性は、それぞれの電子配置によって分類されます。