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電子配置のエネルギー準位は低い方から
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f・・・であると習いました。

今、分子軌道法を習っているのですが、
下から 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
というように書くと思います。 この説明に、下から上へ行くにつれてエネルギーは高くなっていくとありました。

ここで疑問が生まれました。
電子配置のエネルギー準位の話では、4s<3d だったのに、分子軌道法のエネルギーの大きさでは、3d<4sになっている? という疑問です。

電子配置のエネルギーと、分子軌道法のエネルギーでは異なるエネルギーについて述べているのでしょうか?
どちらも、AO(電子軌道、原子軌道)のエネルギー準位についての話だと書かれていると思うのですが、、

画像でいうと、Co3+の3d 4s 4pの順番についてです。
エネルギー準位で考えると、4s<3d<4pのため、下から4s 3d 4pの順番になるのではないのか、と思ったのです、、、

wikipedia
ー分子軌道ダイアグラム
MOエネルギー準位は図中央に短い横線として示されており、横には比較のため構成するAOエネルギー準位が示されている。エネルギー準位は低エネルギーが下方に、高エネルギーが上方に示されている。
―電子配置
多電子系の電子軌道は 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → … の順にエネルギーが高くなり、この順に電子が配置されていく(各軌道内での配置については「フントの規則」を参照)。ただし、d電子の充填などではスピン間相互作用の寄与も入ってくるため、この規則に従わない場合もある。

「分子軌道法のエネルギー準位」の質問画像

質問者からの補足コメント

A 回答 (2件)

量子力学で求めた電子軌道とそれらのエネルギーは、水素原子のみで得た


値です。多体問題のためにヘリウム原子以上の原子の電子軌道とそれらのエネルギーは求められません。
水素原子のエネルギー準位は主量子数nで決まります。
n=1 1s
n=2 2s,2p(2つの軌道は縮退しています)
n=3 3s,3p,3d(3つの軌道は縮退しています)
n=4 4s,4p,4d,4f(4つの軌道は縮退しています)


Co³⁺へ拡張した場合、6つのアンミンの電子場で縮退が解かれ、s、p、d、軌道のエネルギー準位は方位量子数で差が生まれます。
その時のエネルギー順位は必ずしも4s<3d<4pとは限りません。
金属イオン種と配位子の組み合わせで変わってもおかしくありません。
そもそも、水素原子の軌道を持ってCo³⁺の軌道としているので、合わない
方が普通です。図のような分子軌道とすると、色んな実験結果と合うのだと
思います。
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https://www.chem-station.com/yukitopics/complex. …
この話ですよね?

配位子場理論を模式的に表しただけで、エネルギー準位は関係ないと思いますが。
この回答への補足あり
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