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化学の電子配置について質問です。

hap********さん

2012/9/1614:48:11

化学の電子配置について質問です。

原子は原子核と電子に分類され、電子はいくつかの層に分かれ存在していてます。
そしてこの層の事を電子殻といい、内側から順番に、k殻、l殻、m殻、n殻。。。となっていると思うのですが、
私が疑問に思っているのは、どうしてカリウムとカルシウムはm殻が埋まらないうちに、n殻に電子が入るのでしょう??
また、このような例外が起きるのは、カリウムとカルシウムのみですか?
他の原子は18個まできちんと埋まってからn殻に入りますか??

どなたかわかりやすく教えてください。

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sc_********さん

編集あり2012/9/1619:30:22

①K,L,M,N…の電子殻には副殻がある。K殻(2)…1s軌道(2)
L殻(8)…2s(2),2p(6)
M殻(18)…3s(2),3p(6),3d(10)
N殻(32)…4s(2),4p(6),4d(10),4f(14)
②一般的にエネルギーの順序1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p…となっていて、電子はエネルギーの低い軌道から詰まる。③K,L,M殻…の考え方では、K(カリウム)でおかしいことになる。ArではM殻に8個だが、教科書にはM殻には18個入ると書いてあるから、K原子はK(2),L(8),M(9)になってもよさそうだが、②のエネルギー順序で考えると3pの上は4sなので、K原子の19番目の電子はN殻(4s)に入ることになる。
副殻の知識がないと理解するのは難しい。

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ベストアンサー以外の回答

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ga_********さん

2012/9/1615:08:32

この話をすると長くなるのですが、何とか簡潔に…。

原子の電子配置については,K殻,L殻,M殻,N殻…という電子の入り方がありますが、実はその電子殻の中に、さらに「電子軌道」というものがあります。
詳細と説明はこちら
参考URL:http://www.geocities.jp/science_soul/science/chem/c04.html

この電子軌道には,電子が2つずつ入ることができます。(電子対という考え方になるのもこの理由)
K殻にはs軌道しかありません。L殻にはs軌道と3つのp軌道があり,L殻には8個の電子が取り込まれます。
M殻にはs軌道,p軌道,d軌道がそれぞれあり,合計18個の電子が取り込まれます。
しかしここで、隣り合う殻とその軌道により「電子の取り込まれやすさ」に微妙な違いが生じます。

具体的に話をすると「M殻のd軌道への電子の取り込まれやすさより、N殻のs軌道の電子の取り込まれやすさのほうが大きい」ということになります。このことが原子の最外殻電子が「8個」になる理由の一つになっています。(もちろんK殻は最外殻2個ですが)

もう少し話を続けると,M殻に9番目の電子が入り込むよりも、N殻の1個目の電子のほうが取り込まれやすいので,Ne原子の次はNa原子となります。そしてN殻の2個目の電子が入ったとき,N殻に3個目の原子が入るよりも,その内側のM殻の9番目の電子として取り込まれるほうが、エネルギー的に小さい(取り込まれやすい)となり、Ti以降の原子はM殻に電子が入り込むことにより,最外殻は2個のまま,M殻に電子が増えていきます。
周期表にヘンな凹みがあること,さらに同様の状況が、次の周期のランタノイド,アクチドイドなどが存在する理由になっています。

いずれにしても、カリウムやカルシウムの電子配置を取る理由は特別なことではなく、ごく普通のことで、次の周期でも同様のことがおこります。

先ほどのリンクの先にも同様のことが書いてありますので、そちらのほうが詳しく出ているかと思います。
取り急ぎ、参考までに。

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