原子番号：表現、電子配置、例 - 物理的 - 2025

化学元素の原子番号は、その元素の原子核に含まれるプロトンの数を示します。中性原子の場合、原子番号は元素の電子数と一致します。

知られているように、原子核は陽子と中性子で構成されています。陽子は正に帯電しており、その値は電子の負の電荷の絶対値と一致します。これは、国際システム単位で1.6 x 10 ^-19クーロンです。

図1.ヘリウム（He）原子の概略図。陽子の数は原子番号です。中性子の数と陽子の数を足したものが質量数です。出典：ウィキメディア・コモンズ。

陽子と中性子は原子核の粒子であるため、核子として知られています。核子は原子の電子より約2000倍重いため、これらの粒子が実際に原子の質量を決定します。このため、原子内の核子の数は質量数と呼ばれます。

ただし、中性原子ではこの数は電子の数と一致するため、原子番号は原子要素の化学的親和性を決定するものです。

原子番号表現

周期表では、化学元素の記号Xの左下に、その元素の原子番号を表す番号Zが付いています。一方、元素の化学記号の左上部分には、質量数が示されています。に。

次の図は、この表記を示しています。

図2.周期表で使用されている規則に従って、化学元素Xの原子番号Zと化学元素Xの質量番号A。出典：ウィキメディア・コモンズ。

そして、表1は、それぞれの表記法と原子番号および質量番号を持つ化学元素のいくつかの例を示しています。

表1

素子	表記	原子番号Z	質量数A
水素	1 1 H	1	1
炭素	12 6 C	6	12
酸素	16 8 O	8	16
ウラン	238 92 U	92	238

周期表の元素の原子番号と順序

化学元素の周期表を使用すると、原子番号の値に応じて、元素を順番に並べたり、昇順に並べたりできます。

そのうちの少なくとも118は既知であり、水素から始まり、化学記号がOgで質量数が294であるオガネソン-以前はununoctiumと呼ばれていた-元素118に到達します。

原子番号の昇順で最初の10の化学元素は、はるかによく知られています。したがって、たとえば、私たちは最もよく知られています：

1. 水素、H
2. ヘリウム、彼
3. リチウム、リチウム
4. ベリリウム、Be
5. ホウ素、B
6. カーボン、C
7. 窒素、N
8. 酸素、O
9. フッ素、F
10. ネオン、ネ

図3.化学元素の記号とその原子番号を示す簡略化された周期表。出典：Pixabay。

電子構成

原子番号は、化学元素の原子核に含まれる陽子の数を示し、各陽子は、前述したように、1,602 x 10 ^-19 Cの元素正電荷を持っています。

原子が中性の場合、元素の負電荷が-1.602 x10 ^-19 C の電子の数は、原子番号と等しくなければなりません。したがって、周期表の化学元素の数値位置がわかれば、その電子の数もわかります。

原子では、これらの電子は軌道と呼ばれる領域を占めます。軌道は電子のエネルギーと角運動量に依存します。次に、原子内の電子のエネルギーと角運動量の両方が量子化されます。これは、それらが取ることができるのはいくつかの離散値のみであることを意味します。

これで、電子構成を決定する特定の規則に従って、軌道に低エネルギーから高エネルギーまでの電子が取り込まれます。

このようにして、原子の最も外側の軌道またはレベルにある電子の数が、他の原子と形成して分子を形成できる結合を確立します。この数は、電子配置と原子番号に依存します。

量子数

原子内の電子のエネルギーは、主量子数nによって決定され、整数値を取ることができます1、2、3 …

原子内の電子の角運動量は、二次量子数l（文字ele）によって決定され、その値はnに依存します。

たとえば、n = 2の場合、2次量子数は0からn-1、つまり0と1の値を取ります。同様に、n = 1の場合、最低のエネルギーレベルである2次量子数l値は0のみです。

二次量子数0、1、2、3は、文字s、p、d、fで交互に表されます。s軌道は球形で、p軌道はローブ状です。

さらに2つの量子数があります。

• -lから+ lまでゼロの値を取る磁気量子数ml。
• +½と-、の値のみを取り、電子の特性であるスピン量子数s。

最後に、2つの電子が4つすべての同一の量子数を持つことはできないと述べているパウリの排除原理があります。この原理の結果として、軌道は反対のスピンを持つ最大2つの電子を持つことができます。

電子構成図

電子構成図は、化学元素の原子番号が分かれば、最低エネルギー軌道から最高エネルギー軌道への電子の充填順序を知るために使用されます。図4は、この図を示しています。

図4.電子構成。出典：ウィキメディア・コモンズ。

最初の数値は主量子数を示し、次に文字は二次量子数を示し、最後に上付きの数値はその軌道で可能な電子の最大数を示します。

例

カーボンとシリコンの電子構成

上記のように、炭素には原子番号6があり、これは次のように分布する6つの電子を持つことを意味します。1s2 2s2 2p2。シリコンの原子番号は14で、電子は次のように分布しています。1s2 2s2 2p6 3s2 3p2。

両方の元素は、原子番号が異なっていても、最外部の軌道では同じ電子配置を持つため、周期表の同じ列にあります。

参考文献

1. コナー、N。核とは何か-原子核の構造-定義。から回復：periodic-table.org。
2. 人民サミット。原子番号：それは何で、どのように表されますか。回収元​​：cumbrepuebloscop20.org
3. Lifeder。化学周期性とは何ですか？回復：lifeder.com
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