9.7:電子配置と周期表

学習目標

  • 要素の電子配置を周期表の形状に関連付けます。
  • 周期律表上のその場所によって要素の予想される電子配置を決定します。

以前は、既知の化学元素を整理するためのツールとして周期表を導入しました。 周期表は、図\(\PageIndex{1}\)に示されています。 元素は原子番号(核内の陽子の数)でリストされ、同様の化学的性質を持つ元素は列にまとめられています。p>alt

図\(\PageIndex{1}\):周期表

なぜ周期表は、それが行う構造を持っていますか? あなたが電子配置を理解していれば、答えはかなり簡単です:周期表の形状は、電子でサブシェルの充填を模倣しています。

周期表の形状は、電子でサブシェルの充填を模倣しています。p>

HとHeから始めましょう。 それらの電子配置はそれぞれ1s1と1s2であり、Heではn=1殻が満たされる。 これらの2つの要素は、周期表の最初の行を構成します(Figure\(\PageIndex{2}\))

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Figure\(\PageIndex{2}\):1Sサブシェル。 Hと彼は1sサブシェルの充填を表します。

次の2つの電子は、LiとBeのために、2sサブシェルに入ります。 図\(\PageIndex{3}\)は、これら2つの元素が周期表上で隣接していることを示しています。p>alt

Figure\(\PageIndex{3}\):2Sサブシェル。 LiとBeでは、2sサブシェルが満たされています。

次の六つの要素については、2pサブシェルは電子で占有されています。 周期表の右側では、これらの6つの要素(BからNe)が一緒にグループ化されています(図\(\PageIndex{4}\))。p>alt

Figure\(\PageIndex{4}\):2pサブシェル。 BからNeまでの場合、2pサブシェルが占有されています。

次に入力するサブシェルは3sサブシェルです。 このサブシェルが満たされているときの要素、NaとMgは、周期表の左側に戻っています(図\(\PageIndex{5}\))。p>alt

Figure\(\PageIndex{5}\):3Sサブシェル。 今、3sサブシェルが占有されています。次に、3pサブシェルは次の6つの要素(Figure\(\PageIndex{6}\))で満たされます。p>alt
Figure\(\PageIndex{6}\):3pサブシェル。 次に、3pサブシェルは電子で満たされている。次に3dサブシェルを埋める代わりに、電子は4sサブシェルに入ります(図\(\PageIndex{7}\))。

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Figure\(\PageIndex{7}\):4Sサブシェル。 4sサブシェルは、3dサブシェルの前に塗りつぶされます。 これは周期表の構造に反映されています。figcaption>

4sサブシェルが満たされた後、3dサブシェルは最大10個の電子で満たされます。 これは、周期表の中央にある10個の要素のセクションを説明しています(図\(\PageIndex{8}\))。p>

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Figure\(\PageIndex{8}\):3dサブシェル。 3dサブシェルは、周期表の中央のセクションに記入されています。figcaption>

。..など。 私たちは周期表の行を横切って行くように、テーブルの全体的な形状は、電子がシェルとサブシェルを占有している方法を概説しています。

周期律表の左側の最初の二つの列は、sサブシェルが占有されている場所です。

周期律表の左側の最初の二つの列は、sサブシェルが占有されてい このため、周期表の最初の2つの行にはsブロックというラベルが付けられています。 同様に、pブロックは周期表の右端の6列であり、dブロックは周期表の中央の10列であり、fブロックは通常周期表の本体から切り離されて描かれている14列のセクションである。 それは本体の一部である可能性がありますが、周期表はかなり長くて面倒です。 図\(\PageIndex{9}\)は周期表のブロックを示しています。alt

図\(\PageIndex{9}\):周期表上のブロック。 周期表は、そのセクションに属する原子のために満たされているサブシェルに応じてブロックに分離されます。

最も高い番号のシェルの電子と、最後の未充填サブシェルの電子は価電子と呼ばれ、最も高い番号のシェルは価電子と呼ばれます。 (内側の電子はコア電子と呼ばれます。)原子価電子は、主に原子の化学を制御します。 価電子殻の電子配置だけを見ると、各列で価電子殻の電子配置が同じであることがわかります。 たとえば、周期表の最初の列の要素、H、Li、Na、K、Rb、およびCsを取ります。 それらの電子配置(より大きな原子の略記)は、価電子殻電子配置が強調表示されて、次のとおりです。

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H: 1s1
Li: 1s22s1
k k k k k k k 4s1
Rb: 5s1
Cs: 6s1

それらはすべて、価電子殻に類似した電子配置を持っています:単一のs電子。 元素の化学の多くは価電子の影響を受けているため、これらの元素は同様の化学を持っていることが期待されます—そして彼らはそうです。 原子中の電子の組織は、周期表の形状だけでなく、周期表の同じ列の元素が同様の化学的性質を有するという事実も説明する。同じ概念が周期表の他の列にも適用されます。

同じ概念が周期表の他の列にも適用されます。 各列の元素は同じ原子価殻電子配置を有し、元素はいくつかの同様の化学的性質を有する。 これは、sブロックとpブロック内のすべての要素に厳密に当てはまります。 Dブロックとfブロックでは、サブシェルの電子充填順序に例外があるため、これらのブロックでは同様の価電子シェルは絶対的ではありません。 しかし、これらのブロックには多くの類似点が存在するため、化学的性質の類似性が期待されます。

価電子殻電子配置の類似性は、原子の電子配置を周期律表上の位置によってのみ決定できることを意味する。 図\(\PageIndex{10}\)に示すように、Seを考えてみましょう。 これは、pブロックの4番目の列にあります。 これは、その電子配置がp4電子配置で終わるべきであることを意味する。 実際、Seの電子配置は、予想どおり4s23d104p4です。p>alt

図\(\PageIndex{10}\): Selenium on the Periodic Table

Example \(\PageIndex{1}\): Predicting Electron Configurations

From the element’s position on the periodic table, predict the valence shell electron configuration for each atom (Figure \(\PageIndex{11}\)).

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Figure \(\PageIndex{11}\): 周期表上の様々な要素
  1. Ca
  2. Sn

ソリューション

  1. Caは、sブロックの第二の列に位置しています。 我々は、その電子配置がs2で終わるはずであることを期待しています。 カルシウムの電子配置は4s2である。
  2. Snはpブロックの2番目の列に位置しているため、その電子配置はp2で終わると予想されます。 錫の電子配置は5s24d105p2である。

運動\(\PageIndex{1}\)

周期表上の要素の位置から、各原子の価電子殻電子配置を予測します。 図\(\PageIndex{11}\)。

  1. Ti
  2. Cl

回答a

4s23d2

回答b

3s23p5

概要

原子中の電子の配置は、周期表の形状を担当しています。 電子配置は、周期律表上の原子の位置によって予測することができる。

Contributions&Attributions

このページは、プラットフォームのスタイル、プレゼンテーション、および品質を満たすために、LibreTexts開発チームによって(局所的または広範囲に)編集されました。

  • Marisa Alviar-Agnew(Sacramento City College)

  • henry agnew(uc davis)

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