原子内のエネルギーのサブレベルは、電子が電子シェルで組織化される方法であり、分子または原子内での分布です。これらのエネルギーサブレベルは軌道と呼ばれます。
サブレベルでの電子の編成は、異なる原子の化学的組み合わせを可能にし、元素の周期表内でのそれらの位置も定義するものです。
電子は、量子状態の組み合わせによって、特定の方法で原子の電子シェルに配置されます。これらの状態の1つが電子によって占有されている瞬間、他の電子は別の状態でなければなりません。
前書き
周期表の各化学元素は原子で構成され、原子は中性子、陽子、および電子で構成されます。電子は、任意の原子の核の周りにある負に帯電した粒子で、電子の軌道に分布しています。
電子軌道は、電子が95％の確率で出会う空間の体積です。軌道にはさまざまな種類があり、形状もさまざまです。各軌道には最大2つの電子を配置できます。原子の最初の軌道は、電子を見つける確率が最も高い場所です。
軌道は、s、p、d、およびf、つまり、Sharp、Principle、Diffuse、およびFundamentalという文字で指定され、原子が結合してより大きな分子を形成するときに結合します。原子の各シェルには、軌道のこれらの組み合わせがあります。
たとえば、原子のレイヤー1にはS軌道があり、層2にはSとPの軌道があり、原子のレイヤー3内にはS、P、Dの軌道があり、最後に原子の層4にはすべての軌道があります。 S、P、D、F軌道。
また、軌道にはさまざまなサブレベルがあり、さらに多くの電子を格納できます。異なるエネルギーレベルでの軌道は互いに類似していますが、空間内の異なる領域を占めています。
1番目の軌道と2番目の軌道はS軌道と同じ特性を持ち、半径方向のノードを持ち、球状の体積の確率が高く、2つの電子しか保持できません。ただし、それらは異なるエネルギーレベルに配置されているため、核の周りの異なる空間を占めています。
元素周期表上の位置
元素の電子構成はそれぞれ固有のものであるため、元素の周期表における位置を決定します。この位置は、各元素の周期と、元素の原子が持つ電子の数による原子番号によって定義されます。
したがって、周期表を使用して原子内の電子の配置を決定することが重要です。要素は、次のように電子構成に従ってグループに分類されます。
各軌道は、元素の周期表内の特定のブロックで表されます。たとえば、S軌道のブロックはアルカリ金属の領域であり、表の最初のグループであり、リチウム（Li）、ルビジウム（Rb）、カリウム（K）、ナトリウム（Na）、フランシウム（ Fr）とセシウム（Cs）、そして金属ではなくガスである水素（H）。
この元素のグループには電子があり、電子はしばしば失われて正に帯電したイオンを形成します。それらは最も活性が高く、最も反応性の高い金属です。
この場合、水素は気体ですが、電子も1つだけなので、元素の周期表のグループ1に含まれます。水素は単一の正電荷を持つイオンを形成できますが、その単一の電子を引き出すには、他のアルカリ金属から電子を取り除くよりもはるかに多くのエネルギーが必要です。化合物を形成するとき、水素は通常共有結合を生成します。
しかし、非常に高い圧力下では、水素は金属に変わり、そのグループの残りの元素のように動作します。これは、例えば、惑星木星のコアの内部で発生します。
グループ2は、アルカリ土類金属に対応します。これは、それらの酸化物がアルカリ性を持つためです。このグループの要素の中には、マグネシウム（Mg）とカルシウム（Ca）があります。その軌道もSレベルに属しています。
周期表の3から12族に対応する遷移金属は、Dタイプの軌道を持っています。
表のグループ13から18までの要素はP軌道に対応し、最後にランタニドとアクチニドと呼ばれる要素にはFという名前の軌道があります。
軌道における電子の位置
電子は、エネルギーを減少させる方法として、原子の軌道にあります。したがって、もしそれらがエネルギーを増加させようとするならば、電子は原子の核から離れて動く主軌道レベルを満たすでしょう。
電子にはスピンと呼ばれる固有の特性があると考えなければなりません。これは、とりわけ軌道内の電子のスピンを決定する量子概念です。エネルギーサブレベルでの位置を決定するために不可欠なもの。
原子の軌道における電子の位置を決定する規則は次のとおりです。
- アウバウの原理：電子は最初に最低エネルギー軌道に入ります。この原理は、特定の原子のエネルギーレベルの図に基づいています。
- パウリの排除原理：原子軌道は少なくとも2つの電子を記述できます。これは、異なる電子スピンを持つ2つの電子だけが原子軌道を占有できることを意味します。
これは、原子軌道がエネルギー状態であることを意味します。
- フンドの法則：電子が同じエネルギーの軌道を占める場合、電子は最初に空の軌道に入ります。これは、電子がエネルギーサブレベルの別々の軌道で平行スピンを好むことを意味します。
電子は、反対のスピンに遭遇する前に、サブレベルのすべての軌道を満たします。
特別な電子構成
エネルギーサブレベルの特別なケースを持つ原子もあります。2つの電子が同じ軌道を占めるとき、それらは異なるスピンを持つ必要があるだけでなく（パウリの排他原理で示されるように）、電子の結合によりエネルギーがわずかに上昇します。
エネルギーサブレベルの場合、半分フルおよびフルフルサブレベルは、原子のエネルギーを減らします。これにより、原子の安定性が向上します。
参考文献
- 電子配置。Wikipedia.comから回復。
- 電子構成の紹介。chem.libretexts.orgから回復。
- 軌道と絆。chem.fsu.eduから回復しました。
- 周期表、主なグループ要素。newworldencyclopedia.orgから回復。
- Electro Configuration Principles。sartep.comから回復。
- 要素の電子構成。science.uwaterloo.caから回復しました。
- 電子スピン。hyperphysics.phy-astr.gsu.eduから回復。