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CuとAgの電子構成がより安定しているのはなぜですか?

Cu(銅)とAg(銀)の電子構成は、標準的なAufbau原則に厳密に従っていないため、「異常」に見えます。 これらが実際により安定している理由は次のとおりです。

1。 D軌道の役割:

* aufbau原則: この原則は、電子がエネルギーレベルを上げる順に軌道を埋めることを示しています。 CuとAGの場合、この原則によれば、4S軌道はそれぞれ3D軌道と4D軌道の前に埋める必要があります。

* 現実: 実際には、CuおよびAgの3Dおよび4D軌道は完全に満たされています(それぞれ10電子があります)。 これは、電子電子反発と交換エネルギーのために、完全に満たされたまたは半分充填されたD軌道が特に安定しているためです。

2。安定係数:

* Exchange Energy: 縮退した軌道で同じスピンを持つ電子は、システムの全体的なエネルギーを低下させる位置を交換できます。この効果は、完全に満たされたまたは半分充填された軌道で最大化されます。

* 電子電子反発: D軌道が完全に満たされると、電子は軌道全体に均等に分布し、反発を最小限に抑えます。

* 効果的な核電荷: 充填されたD軌道は、外側の4S電子のより良いシールド効果を提供し、これらの原子価電子が経験する有効な核電荷が低くなります。

3。銅(Cu)の場合:

* 構成: [ar]3d¹⁰4s¹([ar]3d⁹4s²の代わりに)

* 説明: 1つの電子を4S軌道から3D軌道に移動することにより、銅は完全に満たされた3Dシェルを実現します。

4。銀(AG)の場合:

* 構成: [kr]4d¹​​⁰5s¹([kr]4d⁹5s²の代わりに)

* 説明: 銅と同様に、シルバーは1つの電子を5S軌道から4D軌道に移動させることにより、より安定した構成を実現し、完全に満たされた4Dシェルになります。

要約: CuおよびAgの「異常な」電子構成は、完全に満たされたD軌道に関連する安定性の増加により、Aufbau原理によって予測されるものよりも実際には安定しています。この安定性は、交換エネルギー、電子電子反発、効果的な核電荷などの要因から生じます。

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