1年生の質問への解答・・・カリウム・カルシウムの電子配置はどうなっているのですか?
カリウム・カルシウムの電子配置について疑問がありましたので、解答したいと思います。
Q. M殻には18個まで電子が入るのに、なぜ8個入った時点でN殻に電子が入
りはじめるのですか?
A. これは、大学の内容を含んだ発展的内容で、
教科書のP.98, 99に掲載されています。
しかし、書き方がなかなか難しいので、
少し噛み砕いて説明をします。
電子が入る空間として電子殻が内側から
K殻, L殻, M殻・・・と順番にあるわけですね。
この電子殻を、卵の殻と見立てるとしましょう。
すると、卵の殻には薄皮があるように、
電子殻にも、「軌道」と呼ばれる
卵の薄皮のようなものがあり、
複数の軌道が束になって、1つの電子殻を形成しています。
すなわち、K殻は軌道1枚、L殻は軌道4枚、M殻は軌道9枚、
N殻は軌道16枚が、それぞれ束なって形成されています。
続いて、この軌道にはルールがあり、
軌道1枚につき、電子は最大2個まで入ることができます。
ですので、K殻は軌道1枚×2個 = 2個、L殻は軌道4枚×2個 = 8個
M殻は軌道9枚×2個 = 18個、N殻は軌道16枚×2個 = 32個
まで電子が入れることになります。
では、本題です。
カリウムとカルシウムの電子配置では、
M殻に最大数18入らずに、8個入って、
次にN殻に電子が入っていきます。
原子番号1~18まででは、
電子殻が、K殻から順番にN殻まで並んでいきます。
しかし、原子番号が19以降になると、
N殻の軌道1枚が、M殻の軌道4枚とM殻の軌道5枚の間に
割り込んできます。
(なぜかと言われると、昔の人が計算で求めたらそうなっていたから)
この状態で、K殻から電子を入れていくと、
K殻に2個、L殻に8個、M殻4枚に8個入り、
19個目の電子はラベル上N殻に入ることになります。
すなわち、軌道の概念まで考えれば、
カリウム、カルシウムの電子配置は、
例外ではないと言えます。