窒素原子の1ｓ原子軌道エネルギーは水素原子1ｓ軌道に比べて安定化する理由

窒素原子の1ｓ原子軌道エネルギーは水素原子1ｓ軌道に比べて安定化する主要な理由を教えてください！
また、窒素原子の2ｐ軌道のエネルギーは水素原子1ｓ軌道を大差ない理由も、お願いします！

No.4 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/05/29 08:45

H　1s¹

N　1s² 2s² 2p³
　　　　￣￣￣
　　　2s↑↓　2px↑　2py↑　2pz↑

＞窒素原子の1ｓ原子軌道エネルギーは水素原子1ｓ軌道に比べて安定化する主要な理由
　化学を本当に学ばれているのでしたら、こんな質問が出るわけない。それじゃ、まるで受験時代に、「こうだからこう」と理論から説明してきた---受験のための勉強で身についたゆがんだ学問のまま

　そうではなく、波動方程式で電子軌道を記述すると、元素の性質が見事に説明できる。波動関数を解くと原子核に近いほうから、1、2、3、・・とし、それぞれの解は、1s²、2s²2p⁶、3s²3p⁶3d¹⁰、・・・と得られる。右上の数字はその軌道に入りうる電子の数、パウリの排他原理で同じ軌道に電子は複数存在できないので、スピンという項を用いて、↑↓とすると矛盾しない。
　1sに二個↑↓電子が入ると、安定して縮重と呼ばれる状態になり、電子の存在確率を示す軌道が小さくなり安定する。

「充足されて縮重して安定する」から・・・と説明すると、外殻の電子だけが化学結合に関与する
￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣
と説明できて、様々な化学反応や化合物の性質が説明できる。

ということであって、「なぜ安定するか」は神のみぞ知る。
リンゴが木から落ちるのは、「地面のほうが位置エネルギーが小さいから」ということに関して、なぜ地面のほうが位置エネルギーが小さいのか＝なぜ、重力という力が存在するか・・・になると、もはや科学の範疇ではない。

　この科学の限界というか、科学とはなにかという根本を見失ったら、科学ではなく宗教や迷信になってしまう。
「なぜ1s²軌道は安定なのか」
　「神のみぞ知る」
　「神がこの宇宙をそのようにおつくりになった」

　科学とは、この世界の仕組みを知ることであって、なぜそのような仕組みなのかはタッチしない。

No.3 回答者： dbdbdbqpqpqp 回答日時： 2016/05/25 19:21

小説か漫画のネタなどを

書いていらっしゃるのでしょうか…？|•ω•)

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2016/05/24 10:04

どの程度理解されているのか分かりませんが、こういう質問をされるということは、そういう勉強をしているということですよね？

ということは、正確には「シュレディンガーの方程式」を解かないといけない、ということもご承知なのですよね？

私もその中身までは説明はできませんので、定性的、イメージ的に。

水素は、「陽子1個の原子核の周囲に電子1個」という単純なものですから、電子の状態は比較的単純に定まります。

これに対して、窒素や酸素などは、例えば窒素なら「陽子7個（＋中性子7個）からなる原子核の周囲に電子が7個」という構成ですから、個々の電子の状態は
「原子核の陽子と当該電子のクーロン力（プラスとマイナスの引き合う力）」と
「当該電子と、他の6個の電子のクーロン力（マイナスとマイナスの反発力）」
の両方を考えないといけません。しかも「他の6個の電子」は、原子核の周囲を「動き回って」いるので一定ではありません。

ということで、
「同じ 1s といっても、水素と窒素では違う」（窒素では、他の電子があるので、1p の電子は原子核の中心方向に「押された」「閉じ込められた」「外に飛び出しにくい」状態になる）
同様に、
「窒素と水素は事情が違うので、窒素の 2p と、水素の 1p とは単純には比較できない」
というあたりは分かっていただけるのでは？

くだらない例でいえば、
「同じ高校２年生でも、一人っ子と３人兄弟の一番上とでは、ちょっと違う」（３人兄弟の一番上の方が大人びている？）
「一人っ子の高校２年生よりも、３人兄弟の真ん中の高校１年生の方が、世の中のことをよく知っている」（３人兄弟の真ん中の方が、長兄の影響で世情にたけている？）
というような感じかな？

No.1 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/05/23 20:28

本当に分かって居るのか怪しいけど、窒素の原子核は電子数で幾つ？窒素の１ｓ軌道は水素の１ｓ軌道より核に近い、単純にクーロン力で解釈すれば安定になる。

窒素の２ｐ軌道については「大嘘」になるから、書きたくないだって条件が一切書かれていないから。