あらゆる元素の原子の電子配置式の書き方

一連の文字と数字を使用して、原子の各電子軌道の電子配置を表します。異なる電子軌道は原子核の外側にある異なる形状の領域であり、電子は一定の確率でこれらの領域に現れます。電子配置式は、軌道の数と各軌道内の電子の数を示す迅速かつ簡単な方法です。独自の電子配置式を書く方法は次のとおりです。

方法1方法1/2:

従来の周期表を使用して電子の位置を指定する

1まず原子番号を調べます。すべての原子には特定の数の電子があり、それを周期表で調べます。この原子番号は、1 (水素) から始まり、原子の順序に沿って 1 つずつ増加する一連の正の整数です。原子番号は、電荷ゼロの元素に含まれる電子の数でもあります。
2原子電荷を決定します。電荷がゼロの原子の場合、電子の数と原子番号は同じです。電荷を持つ原子は、電子の数が多くなったり少なくなったりすることがあります。原子に電荷がある場合は、電荷に基づいて電子を追加または減算します。負の電荷の場合は電子を追加し、正の電荷の場合は電子を減らします。
- たとえば、電荷が -1 のナトリウムイオンには、元の 11 個の電子に加えて、さらに 1 個の電子があります。つまり、ここには 12 個の電子があります。
3トラックの基本リストを覚えておいてください。原子は電子を獲得すると、特定の順序で軌道を埋めていきます。各軌道が満たされると、電子は次の軌道に移動します。トラックの順序は次のとおりです。
- s 軌道系列 (電子配置に文字「s」が含まれる任意の数) には軌道が 1 つしかなく、パウリの排他原理によれば、軌道には最大 2 個の電子を含めることができるため、各 s 軌道系列には電子が 2 個しかありません。
- p 軌道系列には 3 つの軌道が含まれます。したがって、6 個の電子を含めることができます。
- d 軌道系列には 5 つの軌道が含まれます。したがって、10 個の電子を含めることができます。
- f 軌道系列には 7 つの軌道が含まれます。したがって、14 個の電子を含めることができます。
4.電子配置の表現を理解する。電子配置式は、原子内の電子の数を明確に表現し、各軌道の電子の数も示すことができます。トラックは順番に書き出されます。最終的な電子構成は、一連の文字と数字です。
- たとえば、単純な電子配置は1s ² 2s ² 2p ⁶です。これは、1s 軌道に電子が 2 個、2s 軌道に電子が 2 個、2p 軌道に電子が 6 個あることを意味します。 2+2+6=10。したがって、電荷がゼロのネオン元素 (原子番号 10) を表すことができます。
5.トラックの順序を覚えます。軌道系列には内部と外部の区別がありますが、それらはエネルギーに従って配置されていることに注意してください。たとえば、完全な軌道 4s ^{2 は}3d ¹⁰よりもエネルギーが低い (または不安定である) ため、4s 軌道を最初にリストする必要があります。軌道の順序がわかれば、その順序に従って軌道を埋めることができます。順序は次のとおりです: 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d、7p
- 原子の電子配置では、すべての軌道が満たされると、次の形式になります: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ⁶ 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶ 。
- 原子の上部の軌道が満たされている場合、それは序数 118 の元素 Uuo (ウンウンオクチウム、極めて不安定な人工元素) です。これは周期表で最も高い序数を持つ元素です。この元素には、ゼロ電荷元素が含む可能性のあるすべての原子軌道が含まれています。
6電子の数に応じて軌道を埋めます。たとえば、電荷ゼロのカルシウム原子の原子配置を記述する場合、周期表でその原子番号を見つける必要があります。20 を取得し、各軌道に 20 個の電子を 1 つずつ配置します。
- 上記の順序に従って 20 個の電子すべてを入力します。 1s 軌道には電子が 2 個、2s 軌道には電子が 2 個、2p 軌道には電子が 6 個、3s 軌道には電子が 2 個、3p 軌道には電子が 6 個、4s 軌道には電子が 2 個あります (2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 = 20)。したがって、カルシウム原子の電子配置は、 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2です。
- 注: 原子軌道が後ろにあるほど、軌道エネルギーは高くなります。 4 番目のレベルでは、最初に 4s になり、次に 3d になり、このパターンが 4 番目のレベルから 5 番目のレベルまで再び表示されます。このパターンは、第 3 レベル以降にのみ表示されます。
7.周期表をショートカットします。周期表の形は電子軌道の列に基づいていることを学んだかもしれません。たとえば、左から 2 番目の列は常に「s ² 」で終わり、右端は常に「d ¹⁰ 」で終わります。周期表を使用して電子配置式を書き、周期表内の元素の位置に基づいて特定の軌道に電子を追加します。次の操作を行います。
- 左端の 2 つの列では、構成は「s 軌道」で終わり、周期表の右側の元素は p で終わり、中央の領域の元素は d で終わり、下の領域の元素は f で終わります。
- たとえば、塩素の電子配置式を書きたい場合は、次の点を考慮してください。この元素は、周期表の3行目（第3周期）の5列目（pで終わる領域）にあるため、その電子配置は3p ⁵で終わります。
- 注: d 軌道と f 軌道に対応するエネルギーレベルは、要素周期と一致しません。たとえば、d ブロックの最初の行は、第 4 周期ですが、3d 軌道で終わります。第 6 周期 (f ゾーンの最初の行) のエネルギーは 4f 軌道に対応します。
8.電子配置式の省略法を学びます。一番右の列は不活性ガスを表します。これらの要素は非常に安定しています。長い電子配置の表現を簡略化するには、まず最も近い前の希ガス元素の元素記号を書き、次に残りの軌道系列を書きます。のように：
- 説明のために例を書いてみましょう。たとえば、元素番号 30 の亜鉛を希ガス省略法で書くと、亜鉛の完全な電子配置式は 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰となります。ただし、1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ^{6 は}希ガスのアルゴン元素を表す式であることに注意してください。亜鉛の電子配置の前にアルゴンを置き、括弧で囲んで記述します。 ([アル])
- したがって、亜鉛の電子配置は次のように簡略化できる: [Ar]4s ² 3d ¹⁰
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方法2方法2/2:

ADOMAH周期表を使って書く

{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/b\/b1\/ADOMAH-Table-v2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/b\/b1\/ADOMAH-Table-v2.jpg\/408px-ADOMAH-Table-v2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":611,"bigWidth":408,"bigHeight":542,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1 ADOMAH の意味を理解します。電子配置の書き方を覚える必要はありませんが、ここでは周期表のバリエーションが必要になります。従来の周期表は4行目から始まるため、周期番号と電子層は対応していません。 Valery Tsimmerman によって考案され、オンラインで簡単に見つけられる ADOMAH 周期表を検索することができます。
- ADOMAH 周期表では、横の行はハロゲン、希ガス、アルカリ金属、アルカリ土類金属などの元素のグループを表します。垂直の列は、さまざまな電子殻（「ストリング」とも呼ばれます）（s、p、d、f 領域を結ぶ対角線）と各周期に対応しています。
- ヘリウムは水素の隣にあり、どちらも 1s 軌道しかありません。周期領域（s、p、d、f）は右側に表示され、電子殻の数は下部に表示されます。要素は 1 から 120 まで四角形内にリストされます。この原子番号は、電荷がゼロの元素が持つ電子の数に等しくなります。
2 ADOMAH テーブルで元素原子を検索します。見つけたら、後続の要素をすべて削除します。たとえば、エルビウム（68）を検索する場合は、元素69～120を削除します。
- 下部の1～8の数字に注意してください。これらは電子殻の数を表し、列数とも呼ばれます。エルビウムなどの除去された元素がすべて含まれる列は無視し、列 1、2、3、4、5、および 6 のみを確認します。
3はトラックシリーズの数です。右側の文字（s、p、d、f）と下部の列数を見てください。不要な列を無視した後、1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s（エルビウム）などの数字+文字の形式を記入します。
- 注: 上記のエルビウムの電子配置は、電子層が増加する順に軌道形式で記述することも、エネルギーレベルの関係に従って記述することもできます。列ではなく、上から下へ「文字列」で書きます: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹²
4各軌道系列の電子の数を数えます。各領域の列に残っている元素を数えます。各元素は 1 つの電子を表します (例: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁶ 4d ¹⁰ 4f ¹² 5s ² 5p ^{6 6s} ^{2 )} 。この例では、これは元素エルビウムの電子配置です。
5.不規則な電子配置を理解する。一般的な基底状態の元素原子には、2 つまたは 3 つの電子配置が元の規則に従わない例外が 18 個あります。このような場合、電子は通常の規則に従って放出されるのではなく、比較的低いエネルギー状態に留まります。例外は次のとおりです。
- 、 4d ⁷ 、 5s ¹ ); Pd (...、 4d ¹⁰ 、 5s ⁰ ); Ag (...、 4d 10 、 5s 1 ); La (...、 5d 1 、 6s 2 ); Ce (...、 4f 1 、 5d 1 、 6s 2 ); Gd ( ^... ^、 ^{4f 7} 、 ^5d ¹ 、 ^6s ² ) ^; ^Au ( ^... ^、 ^5d ¹⁰ ^、 ^6s 1 ) ^; ^Ac ⁽ ^... 、 6d ⁸ ^、 5s ¹ ) ; ¹ 、 7s ² ）； Th （...、 6d ² 、 7s ² ）； Pa （...、 5f ² 、 6d ¹ 、 7s ² ）； U （...、 5f ³ 、 6d ¹ 、 7s ² ）； Np （...、 5f ⁴ 、 6d ¹ 、 7s ² ）およびCm （...、 5f ⁷ 、 6d ¹ 、 7s ² ）。
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ヒント

電子配置に基づいて原子の原子番号を見つけるには、文字の後の数字 (s、p、d、f) を合計するだけです。ただし、これは電荷がゼロの原子にのみ適用されます。イオンの場合は機能しません。電荷に応じて電子の数を増減する必要があります。
文字の後の数字は実際には上付き文字なので、試験では間違えないようにしてください。
いわゆる「半分満たされた軌道の安定状態」のサブエネルギーレベルは存在せず、そのような説明は単に電子配置の法則を単純化しすぎたものにすぎません。電子が半分満たされた状態で安定している理由は、各軌道に電子が 1 個だけ存在し、電子間の反発が最小限に抑えられるためです。
すべての要素は安定した状態に向かう傾向があります。最も安定した原子は、2 つの完全な軌道、s 軌道と p 軌道 (s ²と p ⁶ ) を含む原子です。つまり、希ガスの電子分布です。このため、希ガスは反応しにくく、周期表の右端に現れます。電子配置の末尾が 3p ⁴の場合、平衡に達するのに必要な電子は 2 個だけです (3s 軌道を含む合計 6 個の電子を失うにはより多くのエネルギーが必要なので、6 個の電子を失うのはより困難です)。末尾が 4d ³の場合、安定するには 3 つの電子を失うだけで済みます。同様に、半分満たされた軌道（s ¹ 、p ³ 、d ⁵ ）は、たとえばp ⁴ 、p ²よりも安定しています。ただし、s ²と p ⁶ははるかに安定しています。
原子がイオンの形になっている場合、陽子と電子の数が等しくないことを意味します。電荷は元素記号の右上に記されます。アンチモン (Sb) の電荷が +2 の場合、その電子配置は 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹ 5p ³ 5p ¹ 4s ⁰ 3d ⁷ 3d ⁷です。ここで 5p ^{3 が}5p ¹になることに注意してください。 s または p で終わらない電子配置を扱うときは注意してください。電子を取り除くときは、価電子殻軌道 (s または p) からのみ電子を取り除くことができます。したがって、電子配置が 4s ² 3d ⁷で、原子の電荷が +2 の場合、4s ⁰ 3d ⁷に変更する必要があります。ここで、3d ^{7 は}変更されませんが、4s 層の電子は取り除かれます。
電子を「移動」させる必要がある状況があります。軌道列が半分または完全に満たされるまであと 1 個の電子しかない場合、最も近い s 軌道または p 軌道から電子を 1 つ取り除き、この軌道に配置する必要があります。
電子配置を書く方法は2つあります。すべての電子殻はエネルギーレベルの順に書き出すことができますが、上記のエルビウムの例のように、前の殻を簡略化することもできます。
価電子、つまり最後の s 層電子と p 層電子の形式のみを記述することも可能です。したがって、アンチモンの価電子の形は5s ² 5p ³である。
鉄原子は例外です。鉄原子の状況はさらに複雑です。最初の 2 つの層の後に何が起こるかは、電子の数によって異なります。

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