多電子原子の原子軌道

1. エネルギー準位

   　水素原子の場合のように，軌道電子が1つしかない場合には，エネルギー準位は，そろっている．しかし，電子の数が増えると，電子同士の反発が軌道のエネルギー準位に影響する．原子核に近い軌道に存在する電子は，核の陽電荷を少し遮蔽する効果があり，外殻の軌道のエネルギー準位は高くなる．また，s軌道の電子は，p軌道の電子よりも，内側に存在する確率が大きいので，p 軌道のエネルギー準位は，s 軌道のエネルギー準位よりも高くなる．同様に，d 軌道のエネルギー準位は，p 軌道のエネルギー準位よりも高くなる．

   
   
　　

図　水素原子(左) と その他の原子(右) のエネルギー準位図　




2. パウリの排他原理

   一つの軌道には，スピンを異にして，電子は2つまで入ることができる．

   原理とは，絶対的な規則である．一つの軌道に電子が3つ入ることはありえない．

   本来は，電子は同じ状態をとれないということである．電子の状態を記述する　n，l,m,s　量子がすべてことなるということである．スピンを異にするということで，1つの軌道には電子は，2つはいることになる．

3. フントの規則

   縮退している複数の軌道に電子が入るときは，まず，異なる軌道に分散する．

   フントの規則は，絶対的ではない．

   　　

4. 電子配置

   パウリの排他原理とフントの規則に従って，エネルギー準位の低いところから，順番に入っていく．周期率表と比べながら，電子配置を考えてみなさい．

5. ナトリウムの電子配置

   ナトリウムは原子番号 11 であるから，陽子が11 個ある．電気的に中性のナトリウム原子では，電子は， 11 個存在する．上に示した規則に従って，11 個の電子を配置した様子を示す．

   
   

   図　ナトリウム原子の電子配置

   
   


6. ナトリウムの原子スペクトル

   魚を焼いたとき，炎が時々，オレンジ色になるでしょう．あるいは，高速道路のトンネルの照明は，オレンジ色でしょう．これらのオレンジ色の光は，ナトリウムの原子スペクトルです．ナトリウムの3p-3s間の電子遷移による，発光で，その波長は，589 nmです．

7. 花火

   　花火の色は，原子スペクトルそのものである．

   　赤　リチウム　

   　橙　カルシウム

   　緑　バリウム

   　青　銅

   　紫　カリウム