| English | 意味 |
|---|---|
| shell/ʃel/ | 電子殻 |
| sub-shell/sʌb ʃel/ | 副殻 |
| orbital/ˈɔːbɪtl/ | 軌道 |
| principal quantum number/ˈprɪnsɪpl ˈkwɒntəm ˈnʌmbə/ | 主量子数 |
| configuration/kənˌfɪɡjəˈreɪʃn/ | 電子配置 |
| transition metal/trænˈsɪʃn ˈmetl/ | 遷移金属 |
電子の住む場所
- 電子は電子層に配置され、副電子層に分類され、軌道から構成されている。
- エネルギーが低い順に埋まっていく。
- 一つの驚き：4s は 3d より先に埋まる。
ナトリウム（電子11個）の電子配置は 1s² 2s² 2p⁶ ______ である。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
ナトリウムには 3s 副殻に電子が1個入っている。
電子層、副電子層、軌道
- 各電子層には主量子数 $n = 1, 2, 3, \dots$ があり（$n$ が大きいほど外側、エネルギーが高い）。
- 副電子層は s, p, d であり、それぞれが軌道から構成され、各軌道は2個の電子を収容する。
| 副電子層 | 軌道 | 最大電子数 |
|---|---|---|
| s | 1 | 2 |
| p | 3 | 6 |
| d | 5 | 10 |
殻の埋め込み
陽子数をドラッグせよ。電子は内側から外側に向かって殻を埋めていく（2、次に8、さらに8）— 周期表の基礎である。
p 副殻に収容できる電子の数は幾つか？
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
p 副殻には3つの軌道があり、それぞれに電子2個ずつを収容するため、合計6個である（s = 2, d = 10）。
それぞれの副殻と収容できる電子の数を対応させよ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
各軌道には2個収まります。s軌道は1個、p軌道は3個、d軌道は5個あるため、それぞれ2、6、10個の電子を収容できます。
埋まり方の順序
- 4s は 3d より低いため、4s が先に埋まる。
どの副殻が最初に埋まりますか？
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
4s軌道のエネルギーは3d軌道よりわずかに低いため、4s軌道が3d軌道よりも先に満たされます。
これらの副殻を埋まる順序で並べ替えてください。
難易度 3/5 · 200 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
数字ではなくエネルギー順で埋めます。4s は 3d より前に来ます。
電子配置の書き方
- 鉄（Fe, $Z=26$）: $1\text{s}^2\,2\text{s}^2\,2\text{p}^6\,3\text{s}^2\,3\text{p}^6\,3\text{d}^6\,4\text{s}^2$ または略記法で $[\text{Ar}]\,3\text{d}^6\,4\text{s}^2$ 。
- 正イオンについては、遷移金属はまず4s電子を失う: $\text{Fe}^{3+}$ は $[\text{Ar}]\,3\text{d}^5$ となる。
鉄 (Z = 26) の基底状態配置は:
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
アルゴン (18) 後、鉄は 4s² を加え、次に 3d⁶ を加えます: [Ar] 3d⁶ 4s²。
鉄が Fe³⁺ を形成する際、まずどの電子が失われますか？
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
遷移金属は 4s を 3d より先に失うため、Fe³⁺ は [Ar] 3d⁵ です。
理解できましたか
- 電子層（$n$）→ 副電子層（s/p/d）→ 軌道（各2電子）； s=2, p=6, d=10
- 最低エネルギーから埋め、4s は 3d より先に埋まる
- Fe: $[\text{Ar}]\,3\text{d}^6\,4\text{s}^2$
- イオンは 4s が 3d よりも先に失われる：$\text{Fe}^{3+} = [\text{Ar}]\,3\text{d}^5$