Embed Size (px)
DESCRIPTION
物理 化学 第 1 章５ Ver. 1.0. 福井工業大学 工学部 環境 生命化学科 原 道寛. 物理化学： 1 章原子の内部 （メニュー）. 1-5. 多電子原子の構造. 水素原子 1s, 2s , 3s ・・・軌道 ⇒ 複雑な分子にも適応. A. B. C. 多電子原子. 水素原子. 占有する電子の エネルギー. 核. 核. D. 多電子原子は水素とは違い縮退は起こらない。. 1-5. 多電子原子の構造. 水素原子の軌道＝ 数 + 異なる に属する軌道. A. B. 同じエネルギー準位の例 - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
物理化学第 1章５ Ver. 1.0
福井工業大学 工学部環境生命化学科原 道寛
物理化学： 1章原子の内部（メニュー）
1-1.
•光の性質と原子のスペクトル
1-2.
•ボーアの水素原子モデル
1-3.
•電子の二重性：波動力学
1-4.
•水素原子の構造
1-5.
•多電子原子の構造
1-6.
•元素の諸性質と電子配置との関わり
原子核の電荷が
内部の電子は核の近くまで引き付けられ
軌道の広がりも なる
占有する電子のエネルギーは水素原子 (1s) なる
1-5. 多電子原子の構造
核核
占有する電子のエネルギー
多電子原子は水素とは違い縮退は起こらない。
水素原子 1s, 2s , 3s・・・軌道 ⇒ 複雑な分子にも適応
水素原子 多電子原子
A
B
C
D
1-5. 多電子原子の構造水素原子の軌道＝ 数 +異なる に属する軌道
同じエネルギー準位の例E（ 2s） ＝ E(2p)
縮退degeneracy
多電子原子
A B
1-5. 多電子原子の構造
E（ 2s） E(2p) 多電子原子
核 電子
核 電子電
子
内部 外部
有効核電荷
による
電気的な
エネルギーが なる
効果
A
B
C
D E
1-5. 多電子原子の構造各軌道電子• 内側にある (shell)への
縮退した軌道• 差
• 逆転することあり。
A
B
C
DOWN
エネルギーの低い順に：
UPD
1-5. 多電子原子の構造電子⇒原子核のまわりの軌道に分配される様子
（ electronic structure）
（ electron configuration）
重要な原理・規則①
○パウリの禁制原理（ Pauli exclusion principle）１つの原子の中の ： 類の量子数が異なる。量子数 n,l,mが同じ場合の ：スピン量子数の異なる 個。一つの軌道に入る ： 2個、スピンは き。
A
B
C D
E
G
F
H
1-5. 多電子原子の構造
○フントの規則（ Hund’s rule）電子が縮退した軌道に入る時： １．電子（ は に 方向で入る。 ２．縮退した軌道に 電子が占められるまで 。なぜならば：安定性より
電子：平均して互いに ⇒反発が なる⇒ になる。
同じ軌道を占める（ 2つ） 異なる軌道に存在 (各 1つ )
電子⇒原子核のまわりの軌道に分配される様子 （ electronic structure） （ electron configuration）
重要な原理・規則②
A
B
C D E
F G
H I J
K
1-5. 多電子原子の構造基底状態の中性原子の電子配置の決め方
1
•正負のイオン：Zから電子数を加減することで適応可能。
2.
•軌道のエネルギーの順序は、1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6sの順である。
3•.
A
B
C
1-5. 多電子原子の構造電子配置は？水素 H （ Z=1）
ヘリウム He （ Z=2）
H
He ＿＿＿
1s
1s
H
1s軌道に 2個の電子を置くとき：パウリの禁制原理からスピンが反対方向を向く
軌道図表（ orbital diagram）
He
A B
C D
1-5. 多電子原子の構造電子配置はLi（ Z=3）
Be（ Z=4）
Li
1s 2s
軌道図表（ orbital diagram）
1s副殻は完全に閉められており、二個の電子は （ closed shell）を形成しているとい
う。次にエネルギーの低い に入る。
Be ＿＿＿ ＿＿＿
1s 2s
≒
≒
最外殻に注目した表記法[ ]内は （ core electron）
A BC D
E F G H
I
JK
1-5. 多電子原子の構造電子配置はホウ素 B（ Z=5）
炭素 C（ Z=6）
窒素 N（ Z=7）
B ＿＿＿ ＿＿＿
1s 2s
フントの規則から、五番目の電子が入っている 2p軌道 とは 別の 2p軌道
にスピンが に向くように入
る。
C ＿＿＿ ＿＿＿
1s 2s
≒
N ＿＿＿ ＿＿＿
1s 2s
＿＿＿
＿＿＿
＿＿＿
＿＿＿
2p
＿＿＿
2p
＿＿＿
2p
＿＿＿
＿＿＿
＿＿＿
≒
≒
A B C
D E
F G H
I J
K L M
N O
1-5. 多電子原子の構造電子配置酸素 O（ Z=8）
フッ素 F（ Z=9）
Ne（ Z=10）
O ＿＿＿ ＿＿＿
1s 2s
フントの規則から、五番目の電子が入っている 2p軌道とは別の 2p軌道にスピンが同じ方向に向くように入る。
F ＿＿＿ ＿＿＿
1s 2s
Ne ＿＿＿ ＿＿＿
1s 2s
＿＿＿
＿＿＿
＿＿＿
＿＿＿
2p
＿＿＿
2p
＿＿＿
2p
＿＿＿
＿＿＿
＿＿＿
≒
≒
≒
A C
D E
F G H
I J
K L M
N O
B
1-5. 多電子原子の構造
Na（ Z=11）
Ne(Z=10)
1s22s22p6 [Ne]
Ar（ Z=18）
Ne(Z=10) 1s22s22p6 [Ne]
sには最大＿＿ pには最大＿＿
第三周期
副殻と 副殻を満た
す。
A B
C D E
F G H
I
J
1-5. 多電子原子の構造第四周期
K（ Z=19）
Ar(Z=1８ ) 1s22s22p63s23p6 [Ar]
Ca（ Z=20）
Ar(Z=18) 1s22s22p63s23p6 [Ar]
エネルギー3d > 4s
↓4s に入る → 3d
へ
3d：縮退した軌道 ( )
＝ の電子を収めることが可能
しかし、Cr(Z=24)は [Ar] Cu(Z=20):[Ar]
電子が満たされてくると反発により、
の順番が変わる。複雑 !!
A B C
D E F
HG
I
JK
原子の電子配置
• Sc、 Ti、 V、 Cr、Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu
元素 =3d副殻が満たされていく
• Y、 Zr、 Nb、Mo、 Tc、 Ru、 Rh、 Pd、 Ag
元素 =4d副殻が満たされていく
• Z=57-71
元素 =5dと４ｆ副殻が満たされていく
• Z=89-103
元素 =5f副殻が満たされていく
A
B
C
D
最外殻となる副殻と周期表との関係
1族アルカリ金属と２族アルカリ土類金属：最外殻は＿＿＿
１３ -１８族の典型元素：最外殻は＿＿
＿
３ -11族の遷移元素と１２族：最外殻は＿＿
＿
A B
C
