電子のエネルギー準位

主量子数とも呼ばれる主エネルギー準位は、エネルギーを失ったり得たりすることなく、可能な限り低いエネルギーで電子を見つけることができる原子核の外側の領域またはシェルです。メインのエネルギーレベルには、エネルギーのサブレベルがあります。これらのサブレベルは、二次量子数または方位角量子数(l)として知られています。

エネルギー準位の表現

現在知られている元素の原子にすべての電子を含めるには、7 つのエネルギー準位しか必要ありません。これらのレベルは、 K、L、M、N、O、P、Q の文字、または 1 から 7 までの数字で表され、1 が最低のエネルギー レベル、7 が最高のエネルギー レベルです。

各主エネルギー準位には特定の数の電子があり、最大 2n ^{2 個}の電子を含むことができます。nは準位の数です。したがって、最初のレベルには最大 2 個の電子を含めることができます 2 x (1) ² = 2; 2 番目の最大 8 個の電子、2 x (2) ² = 8。3 番目は 18 まで、2 x (3) ² = 18 などです。したがって、各エネルギー準位の電子数を計算する式はX= 2n ²

エネルギー準位に関連付けられたエネルギーは、核からの距離が増加するにつれて増加します。たとえば、電子が第 7 エネルギー準位にある場合、第 1 エネルギー準位の電子よりもはるかに多くのエネルギーが関連付けられています。

エネルギー準位

各主エネルギー準位には、特定の数の軌道で構成されるエネルギー副準位が含まれており、それぞれの軌道には 2 つ以上の電子は存在できません。メインのエネルギー レベルと同様に、エネルギーのサブレベルは文字で表されます。この場合は、s、p、d、f です。

各主エネルギー準位には、s (1s) 軌道を含む副準位があるため、最大2 つの電子を含むことができます。この軌道の電子はs 電子と呼ばれ、その主エネルギー準位のすべての電子の中で最も低いエネルギーを持っています。この殻には最大2 個の電子を入れることができます。

最初より上の各主要エネルギー準位には、1 つの s 軌道と 3 つの p 軌道が含まれます。p サブシェルと呼ばれる 3 つの p 軌道のセットは、最大6 つの電子を保持できます。したがって、第 2 準位には最大8 個の電子、すなわち s 軌道 (2s) に 2 個、3 つの p 軌道 (2p) に 6 個の電子を含めることができます。

2 番目より上の各主要なエネルギー準位には、1 つの s 軌道と 3 つの p 軌道に加えて、d サブシェルと呼ばれる 5 つの d 軌道のセットが含まれており、最大 10 個の電子を保持できます。したがって、3 番目のシェルには最大18 個の電子が含まれます。2 つは s 軌道に、6 つは 3 つの p 軌道に、10 は 5 つの d 軌道に含まれます。

上記のすべてに加えて、第 4 レベルおよびそれ以上のレベルには、7 つの f 軌道を含み、最大 14 個の電子を保持できる f サブシェルもあります。したがって、4 番目のシェルには最大32 個の電子を含めることができます。 s 軌道に 2 個、3 つの p 軌道に 6 個、5 つの d 軌道に 10 個、7 つの f 軌道に 14 個です。

以下は、上記で説明したすべての情報をまとめた表です。

表のエネルギー準位とサブ準位

ソース

Bautista, C. [学習化学].(2020 年 3 月 31 日)。 エネルギー レベル [ビデオ ファイル]。ユーチューブ。https://youtu.be/p3v5b81E6NQ