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原子のエネルギーレベルがどのように満たされるかを決定するものは何ですか?

原子のエネルギーレベルの充填は、主に次のように、一連のルールと原則によって支配されています。

1。 aufbau原則: この原則は、電子が最初に最低のエネルギーレベルを満たすことを示しています。軌道が満たされる順序を決定します。

* より低いエネルギー軌道が最初に入力されます: たとえば、1S軌道は2S軌道よりも低いエネルギーを持っているため、最初に埋められます。

* シェル内のサブレベルは、エネルギーの増加の順に満たされています: たとえば、2番目のシェル(n =2)内で、2pのサブレベルの前に2秒のサブレベルが埋められます。

2。 Hundのルール: この規則は、電子がいずれかの軌道で2倍になる前に、電子がサブシェル内で個別に占有することを示しています。

* スピンの多重度を最大化: 電子は平行スピンを持つことを好みます。つまり、同じスピンでサブシェル内で異なる軌道を占有します。

* 電子 - 電子反発を最小限に抑える: 異なる軌道を占有することにより、電子はさらに離れていて、反発を減らします。

3。パウリ除外原理: この原理は、原子内の2つの電子が4つの量子数の同じセットを持つことができないことを示しています。これは、それを意味します:

* 各軌道は最大2つの電子を保持できます: これらの2つの電子には反対のスピンが必要です。

4。量子数: 原子内の各電子は、4つの量子数のセットで記述されます。

* 主要な量子数(n): これは、電子のエネルギーレベルと核からの距離を説明しています。 (n =1、2、3など)

* 角運動量または方位角量子数(l): これは、電子の軌道の形状とその角運動量を説明しています。 (l =0、1、2、... n-1)

* 磁気量子数(ml): これは、空間内の電子軌道の方向を説明しています。 (ml =-l、-l+1、...、0、...、l -1、l)

* スピン量子数(MS): これは、電子の固有の角運動量を記述します。電子は量子化され、スピンと呼ばれます。スピンアップ(+1/2)またはスピンダウン(-1/2)のいずれかです。

一緒に、これらの原理と量子数は電子軌道を充填する順序を決定し、最終的に原子の電子構成を定義します。

例:

元素窒素(N)を考えてみましょう。窒素には7つの電子があります。上記のルールを適用すると、次の電子構成が取得されます。

*1S²2S²2P³

これは、それを意味します:

*最初の2つの電子は1S軌道を占有します。

*次の2つの電子は2S軌道を占めます。

*最後の3つの電子は、3つの2p軌道を個別に占有し、それぞれがHundのルールに従って、平行したスピンを伴います。

注: これらのルールには、特に部分的に満たされたdおよびf軌道を持つ要素については、いくつかの例外があります。ただし、上記の基本原則は、ほとんどの原子でエネルギーレベルがどのように満たされているかを十分に理解しています。

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