「15分で納得」電子軌道とエネルギー準位 【無機化学 高校化学 量子化学 】/ Atomic orbital and energy levels

[@tomonoLab]

おもしろいと思ったら動画への高評価、チャンネル登録、通知登録もぜひお願いします。 各動画の備考欄に問題と解答を準備しています。是非とも，腕試しにお使いください。 KZbinの講義を楽しむために，目次を用意しております。 tomonolab.com/2022/01/22/class_page/

[@GalaxyTJJ]

社会人になっても高校化学における無機化学の錯イオンがわからなすぎたので、Google先生に先生の動画を案内されました！大変ありがたいです！頑張ります！

[@tomonoLab]

GALAXY007TJJ さん　コメントありがとうございます。Google先生にご紹介いただけるとは光栄です　錯体は専門ですし，溶液系および固体系の両方で関係してきます。これからアップしていく単元ですので何よりです。　今後ともよろしくお願いします。

[@daikichikobe]

🇯🇵🎌🇯🇵🎌いいですね

[@tomonoLab]

コメントありがとうございます。

[@sui8501]

エネルギー準位って、なんですか？詳しく教えて欲しいです！

[@tomonoLab]

sui さん　コメントありがとうございます。 エネルギー準位の英訳は，energy level(エネルギーレベル)と言います。つまり，エネルギー準位とは粒子(原子など)がもつ「エネルギー」のレベルですね。例えるなら，ドラクエでもFFでもポケモンでも良いのですが，「レベル」がありますよね「テッテレー♪」みたいな。 レベルが上がると色々なステータスが「＋５」のように徐々に増えずに，一気に数字が飛んで強くなりますよね。 原子や分子のエネルギー準位も似たように「レベル(準位)」があがると，とびとびの値をもつことがわかっています。 また，この動画でのエネルギー準位は原子がもつステータスのうち「電子のエネルギーレベル」に注目しています。経験値は「電子」でしょうか。LV１のエネルギーレベルを「K殻」，LV２のレベルを「M殻」の様にエネルギーレベルにも「名称」がついています。 各レベルには，振り分けられるステータス(この場合は電子)の数が決まっていて，LV1のK殻には「2個の電子」を振り分けることができます。M殻には「8個の電子」を振り分けることができます。レベルが高くなるにつれて振り分けられる「電子の数(2n^2)」も増えていきます。また，「殻」には「軌道」という複数種類の振り分け項目があります。 振り分け方についてもルールがあって，それが「フント・パウリ・構成原理」と言います。 なんとなくイメージが付いたでしょうか？ 例えの方がわかりづらかったりして・・・ ざっくりいうと，電子をもった原子核が安定な状態でもちうるエネルギーの値を「エネルギー準位」と言います いつでも質問どうぞ！

[@sui8501]

解説ありがとうございます！ もう一つ質問させてください！ なぜ、電子の数は2n^2で表せるのでしょうか? できれば高校生レベルでお願いします！

[@tomonoLab]

@@sui8501 さん　コメントおよび追加質問ありがとうございます！エネルギー準位のイメージはつきましたか？？　続いての質問ですが。。。2n^2になる理由ですが，「そうなるから！」としか説明できないんです。と言うのも，主量子数・方位量子数・磁気量子数という３つの量子数がそれぞれ関係し、さらにフントとパウリのルールを適用すると，内側の電子数から「２，８，１８，３２，・・・・」という2n^2の数字の並びになります。主量子数・方位量子数・磁気量子数も究極の事をいうと、こう考えると色々と都合が良い！ということなんですね。　殻と軌道の関係がわかっていれば、2n^2の並びになることは理解できます。

[@sui8501]

イメージつきました！ 2×n^2はそう言うものなんですね！ なんども質問してしまって申し訳ないのですが、電子が右上から左下の順に軌道に入る詳しい理由が知りたいです！

[@tomonoLab]

@@sui8501 さん　イメージがついて良かったです。 ＞　電子が右上から左下の順に軌道に入る詳しい理由 について。 コチラの動画で説明しています。 ＞＞ kzbin.info/www/bejne/h5qZf3WnjJWgmsk　の ４：２４ あたりから説明していますが、コチラの動画では説明していないですね！(しまった！！) 紹介した動画と下記の文章で理解していただければと思います。 本動画では 13:30 あたりから電子を入れていますね。 縦方向に「電子殻 (K殻，L殻・・・)」と横方向に「原子軌道(ｓ軌道，ｐ軌道・・・)」を並べていますね。 まずは， 【右】上から【右】下に行くにつれて，Ｋ殻 Ｌ殻のように、どんどん原子核から離れていくのがわかるかと思います。原子核が「正」に対して、電子が「負」ですので，なるべく「原子核に近い方が安定」ということがイメージできるかと思います。 続いて， 【右】から【左】にいく，ｓ軌道 ｐ軌道のように 軌道の形が複雑になるのがわかるかと思います。ｓ軌道は「球体」、ｐ軌道は「ダンベルみたいな」、ｄ軌道は「クローバー」みたいな形ですよね。電子がどの形の軌道に入りたいかと言うと，複雑な軌道より「単純」な軌道であるｓ軌道であることがイメージできるかと思います。 結果として，電子は①原子核に近く、②なるべく単純な軌道 の順に入ろうとします。動画で言うと「３ｄ」より「４ｓ」に入るということですね。