Caの電子配列なんですが、 電子数20なので、 M殻の定員数18に収まりますよね？ 何故かまだM殻に

Caの電子配列なんですが、
電子数20なので、
M殻の定員数18に収まりますよね？
何故かまだM殻に電子入れるのにK殻へ行って
価電子2が答えになってます

どういうことが教えてください！

No.2 ベストアンサー 回答者： むらさめ 回答日時： 2018/05/14 23:06

Ca　は原子番号が20で、陽子の数が20、それにつり合うように電子の数も20ですね。

電子軌道の軌道は、基本は、K殻から→L殻→M殻→N殻→…と、順番に埋まっていくと最初は教えるのですが、
K殻は1s軌道で電子2個のみしかないのですが、
L殻は2s軌道(電子2個)と2p軌道(電子6個)があり内側でエネルギー準位が低いs軌道から埋まっていき、次に2p軌道に6個の電子が埋まっていきます。
ここまで、陽子10個に対して電子10個が埋まりネオンNeという希ガス元素となって、周期表の第2周期が終了です。
M殻は3s軌道(電子2個)と3p軌道(電子6個)、3d軌道(電子10個)の電子の収容ができるのですが、
第3周期では3p軌道に電子が充填されたところで希ガス元素のArとなり、この周期が終了します。

次の第4周期ではM殻に入るとしたら、3d軌道となるはずなのです。
が、N殻の4s軌道の方が、M殻の3d軌道よりもエネルギー準位が低いため、KやCaは4s軌道に電子が入ることになっていしまいます。

これを説明する理論は中高で教えない量子力学や量子化学の分野になります。
電子殻という概念があり、その中で電子の充填がエネルギーの低い順番になっているのがあり、
更に、その電子殻の中にも小さな軌道という単位があり、エネルギーが低い順番に電子が充填していくのです。

例外というかs軌道とp軌道が合わさった方がエネルギー準位が低いということも現象として存在しており、一口で語り尽くせないです
電子軌道は真剣に勉強すると、大学の専門課程の基礎で習う事柄になります。

Wikiのページですが各元素でどの軌道にどう電子が入っているか表になっています。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90 …

右下にどの軌道から電子が充填されていくかの図があります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90 …

参考にしてください。

No.3 回答者： runix2007 回答日時： 2018/05/14 23:17

>M殻の定員は18と書いてありました。

。。

それは18までは入れるよということ。
「入れること」と「入ること」では意味が違います。

No.1 回答者： runix2007 回答日時： 2018/05/14 22:41

３ｄ軌道より４ｓ軌道のほうがエネルギー準位が低いからです。

エネルギー準位については大学で勉強します

高校生のうちは
・電子殻の内側から順番に埋まるのではない
・最外電子殻の電子数８個を超えてはいけない
・最外電子殻の電子数はイオン状態で考える
ということだけ知っておけばいいです

８個を超えてはいけないルールにより
内側から埋めていった時に、M殻に電子が８個埋まった時、９個がM殻に入ってはいけないということです。（つまり、N殻に電子が入ることになる）

イオン状態で考えるというのは、カルシウムだったらCaCl2などCa2+の形をよく目にするかと思います。なので、Caの最外電子殻の電子数は２だなと簡単にわかります。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます
でも教科書などには、M殻の定員は18と書いてありました。。。

お礼日時：2018/05/14 22:51