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第2回
原子論（１）
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○原子はどんな構造をしているのか？
Plücker (1859)
陰極線の発見
電池(1800)、原子価(1852)
電気と原子には何らかの関係が？
ー に荷電した粒子（電気の原子？）
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○原子スペクトル太陽光を分析すると連続するスペクトルが得られる
しかし、
希薄な水素をガラス管に入れ、高電圧で放電する
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○周期律の発見
Mendeleev(ロシア), Meyer(ドイツ) 独立に(1869)
単に原子量の順に元素を並べてみると、周期的に同じような性質の元素が出現することに気づいた。
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Mendeleevの周期表
手書き原稿 印刷版(1869.3.1)
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○電離説 Arrhenius(1883) (水溶液中)分子が”イオン”に分かれることを説明。
＋ と ー
○電子の発見 Thomson(1897)
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☆原子の構造に関係がありそうなもの
○原子スペクトルにおいてスペクトルが不連続である。
○周期律
○電離
○電子
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○模型の考察原子核を中心とした原子モデル
Rutherford (1911)
Rutherfordモデルに量子条件を導入
一般の原子の構造を説明し、周期律を説明Bohr(1913)
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☆電子はある決まったエネルギー状態しかとることができない。
中心に原子核（正の電荷を持つ）を有し、特定の軌道上に電子が運動している。
○Bohrモデル
原子核：
電子殻：
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☆希ガスHe, Ne, Ar, Kr・・・
希ガスはその安定性から閉殻構造と考えられる。
2He, 10Ne, 18Ar, 36Kr, 54Xe, 86Rn
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規則性なし？
☆３つの量子数で説明できる。
Schrödinger：波動力学
主量子数
方位量子数
磁気量子数
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各軌道には最大２つの電子が入る
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それぞれに名前を付けてみる。
l = 0 の軌道l = 1 の軌道l = 2 の軌道l = 3 の軌道
n：主殻
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☆原子の電子配置Bohrのモデルの問題点
水素原子ではおおむね正しいが、その他の原子では当てはまらない。
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○では、どのように電子がうまっていくのか？基本的には 順にうまっていく。同じ軌道に電子は 収容される。
（１）
（２）
何故２つか？電子はもう一つ量子（スピン量子数）を持ち、
と がある。
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☆１つの電子状態には 電子が入れない。(Pauli exclusion principle)
矢印の向きの違いは、スピンの違いを表している。
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（３）同じエネルギーの副殻に複数個の軌道が存在するとき(p, d, f軌道)、まず 電子が 収容される。→ Hundの規則
例） ○×
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○周期表と電子配置の関係Mendeleevは、 で並べた
☆電子配置：原子に電子が収容される順には ルールがある元素の性質： が大きく関与
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典型元素と遷移元素は何が違う？
典型元素は周期表からの予想通りの性質を示す
遷移元素は必ずしも当てはまらない
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☆イオン化エネルギーと電子親和力
イオン化エネルギー
電子親和力
１価の陽イオン
１価の陰イオン
になりやすさ
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☆安定な電子配置
原子状態で存在する元素が少ないのは何故か？
希ガス：原子状（単原子分子）
希ガス配置は最外殻のs, p軌道が埋まっている。
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Na → e- + Na+
Cl + e- → Cl-
○最外殻電子のやりとりで、 となる。
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希ガスに化合物はないのか？
Ar : 水、ヒドロキノンとの包接化合物Ar・6H2O, Ar{C6H4(OH)2}3
Kr : KrF2, Kr(OTeF5)2
Xe : Xe[PtF6](後に XeF[PtF5], XeF[Pt2F11])
Rn : RnF2 (放射性のため解析が困難)
XeF4, XeO2 etc...
HArF
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He, Neには基本的には知られていないが・・・LiHe, He2, He3, Ag3He(van der Waals分子)He2*(Rydberg分子)
He@C60, Ne@C60(内包フラーレン)
http://nodaiweb.university.jp/chemistryカーボンナノチューブに含まれるガドリニウム
産業技術総合研究所(2004)
元素分析装置(走査型透過電子顕微鏡+電子線エネルギー損失分光器)
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透過型電子顕微鏡(TEM)
産業技術総合研究所東大など(2007)
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原子間力顕微鏡 (AFM)IBM (2009)ペンタセン分子構造の高解像度分析
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原子間力顕微鏡 (AFM)UC Berkeleyなど (2013)化学反応生成物の一分子直接観察
