電子でんし配置はいち

電子でんし配置はいち（でんしはいち、英語えいご: electron configuration）とは、多た電子でんし系けいである原子げんしや分子ぶんしの電子でんし状態じょうたいが「一体いったい近似きんじで得えられる原子げんし軌道きどうあるいは分子ぶんし軌道きどうに複数ふくすうの電子でんしが詰つまった状態じょうたい」として近似きんじ的てきに表あらわすことができると考かんがえた場合ばあいに、電子でんしがどのような軌道きどうに配置はいちしているのか示しめしたもので、これによって各かく元素げんそ固有こゆうの性質せいしつが決定けっていされる。

量子りょうし数すうと軌道きどう

原子げんしを構成こうせいしている電子でんしの振舞ふるまいは原子核げんしかくによる静せい電でんポテンシャル中ちゅうの3次元じげんシュレーディンガー方程式ほうていしきを解とくことで得えられる。特とくに水素すいそ原子げんしにおけるシュレーディンガー方程式ほうていしきの解かいは解析かいせき的てきに解とける。電子でんしのとり得える軌道きどうは、主しゅ量子りょうし数すう n、方位ほうい量子りょうし数すう l、磁気じき量子りょうし数すう m の3つによって規定きていされる。

• 主しゅ量子りょうし数すう n は、軌道きどうの大おおきさとエネルギーを決定けっていしている。1, 2, 3, ... と整数せいすう値ちをとり、これは電子でんし殻から K殻から、L殻から、M殻から……、に対応たいおうしている。
• 方位ほうい量子りょうし数すう l は、軌道きどうの形かたちを決定けっていしている。0, 1, 2, ..., n−1 の整数せいすう値ちをとる。これはs軌道きどう、p軌道きどう、d軌道きどう、f軌道きどう、g軌道きどう……、に対応たいおうしている。
• 磁気じき量子りょうし数すうmは、各かく軌道きどうを決定けっていしている。−l, −l+1, ..., 0, ..., l−1, l の整数せいすう値ちをとる。

例たとえば、主しゅ量子りょうし数すう2、方位ほうい量子りょうし数すう1の軌道きどうを総称そうしょうして、2p軌道きどうと呼よぶ。2p軌道きどうは −1, 0, 1 の3つの磁気じき量子りょうし数すうをとり得えるが、これらに対応たいおうして、2p_x, 2p_y, 2p_z の異ことなる配はい位いの3つの軌道きどうが存在そんざいする。

軌道きどうと電子でんし対たい

このように電子でんしの配置はいちは軌道きどうと対応付たいおうづけられる。そして電子でんしの属ぞくする軌道きどうの種類しゅるいに応おうじて、電子でんしも分類ぶんるいされて呼称こしょうされる。

• s電子でんし - s軌道きどう上うえの電子でんし。基底きてい状態じょうたいで、1s電子でんし、2s電子でんし、3s電子でんし、4s電子でんし、5s電子でんし、6s電子でんし、7s電子でんしの存在そんざいが確認かくにんされた。
• p電子でんし - p軌道きどう上うえの電子でんし。基底きてい状態じょうたいで、2p電子でんし、3p電子でんし、4p電子でんし、5p電子でんし、6p電子でんし、7p電子でんしの存在そんざいが確認かくにんされた。
• d電子でんし - d軌道きどう上うえの電子でんし。基底きてい状態じょうたいで、3d電子でんし、4d電子でんし、5d電子でんし、6d電子でんしの存在そんざいが確認かくにんされた。
• f電子でんし - f軌道きどう上うえの電子でんし。基底きてい状態じょうたいで、4f電子でんし、5f電子でんしの存在そんざいが確認かくにんされた。

なお、電子でんしはフェルミ粒子りゅうしなので1つの軌道きどうには、お互たがいに逆ぎゃく向むきのスピンを持もった2個この電子でんししか収容しゅうようできない（パウリの排他はいた原理げんり）。このように軌道きどうが2つの電子でんしによって占有せんゆうされた状態じょうたいを電子でんし対たいと呼よぶ。

い換いかえると、p軌道きどうには最大さいだい6個この電子でんしが収容しゅうようされる。同様どうようにd軌道きどうには最大さいだい10個こ、f軌道きどうには最大さいだい14個この電子でんしが収容しゅうようされ得える。

以上いじょうをまとめたのが下表かひょうである。

主しゅ量子りょうし数すう (電子でんし殻から)	方位ほうい量子りょうし数すう	磁気じき量子りょうし数すう	軌道きどう名めい	収容しゅうようできる電子でんし数すう
1（K殻から）	0	0	1s	2
2（L殻から）	0	0	2s	2
	1	0, ±1	2p	6
3（M殻から）	0	0	3s	2
	1	0, ±1	3p	6
	2	0, ±1, ±2	3d	10
4（N殻から）	0	0	4s	2
	1	0, ±1	4p	6
	2	0, ±1, ±2	4d	10
	3	0, ±1, ±2, ±3	4f	14

水素すいそのような1電子でんし系けいでは電子でんしの持もつエネルギーは主しゅ量子りょうし数すう n によってのみ決きまるが、一般いっぱんに原子げんしは多た電子でんし系けいであり、電子でんし同士どうしの反発はんぱつにより各かく軌道きどうのエネルギーに差さが生しょうじる。すなわち、方位ほうい量子りょうし数すう l が大おおきくなるほど軌道きどうは原子核げんしかくから遠とおくに分布ぶんぷするため、電子でんし間あいだ相互そうご作用さようの影響えいきょうが大おおきくなる。したがって、多た電子でんし系けいの電子でんし軌道きどうは 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → …… の順じゅんにエネルギーが高たかくなり、この順じゅんに電子でんしが配置はいちされてゆく（各かく軌道きどう内ないでの配置はいちについては「フントの規則きそく」を参照さんしょう）。ただし、d電子でんしの充填じゅうてんなどではスピン間あいだ相互そうご作用さようも寄与きよするため、この規則きそくに従したがわない場合ばあいもある。

電子でんし配置はいちによって決きまる元素げんその性質せいしつ

各かく元素げんその物理ぶつり的てき・化学かがく的てきな性質せいしつは、主おもに外側そとがわの軌道きどうにどのように電子でんしが充填じゅうてんされているかで決きまる。例たとえば、貴きガスは最さい外そと殻からの電子でんしがいっぱいで安定あんていな電子でんし殻からであるため、価あたい電子でんしによる結合けつごう力りょくが無なく、いわゆるファンデルワールス力りょくしか結合けつごう力りょくが無ないことが、その性質せいしつを決きめている。

アルカリ金属きんぞくは、貴きガスに電子でんしを1個いっこ追加ついかした配置はいちである。電子でんしを1個いっこ取とり出だして、貴きガスと同おなじ電子でんし配置はいちになった方ほうが、中性ちゅうせいでいるよりも安定あんていである。このため、1価かの陽ひイオンになり易やすい。同様どうようの理由りゆうでアルカリ土ど類るい金属きんぞくは2価かの陽ひイオンに、ハロゲンは1価かの陰かげイオンになり易やすい。

内うち殻から電子でんし

最さい外そと殻から電子でんし（価あたい電子でんし）の軌道きどうより内側うちがわの軌道きどうに有ある電子でんしは、内うち殻から電子でんし (Core electron) と呼よばれる。

通常つうじょうは、原子げんし間あいだの化学かがく結合けつごうや、物性ぶっせいに影響えいきょうを与あたえることは少すくないが、比較的ひかくてき浅あさい軌道きどうの内うち殻から電子でんし（例れい：ガリウムの3d電子でんし）や、内うち殻から励起れいきのような現象げんしょうでは、内うち殻から電子でんしが重要じゅうような寄与きよをする場合ばあいがある。

基底きてい状態じょうたいの電子でんし配置はいち表ひょう

基底きてい状態じょうたいの電子でんし配置はいち表ひょう（第だい1 - 第だい7周期しゅうき）

族ぞく	元素げんそ 記号きごう	原子げんし 番号ばんごう	K	L		M			N				O				P			Q
最大さいだい電子でんし数すう			2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10	14	2	6	10	2	6
第だい1周期しゅうき			1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	7s	7p
1	H	1	1
18	He	2	2
第だい2周期しゅうき			1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	7s	7p
1	Li	3	2	1
2	Be	4	2	2
13	B	5	2	2	1
14	C	6	2	2	2
15	N	7	2	2	3
16	O	8	2	2	4
17	F	9	2	2	5
18	Ne	10	2	2	6
第だい3周期しゅうき			1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	7s	7p
1	Na	11	10 ネオン核かく			1
2	Mg	12				2
13	Al	13				2	1
14	Si	14				2	2
15	P	15				2	3
16	S	16				2	4
17	Cl	17				2	5
18	Ar	18				2	6
第だい4周期しゅうき			1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	7s	7p
1	K	19	18 アルゴン核かく						1
2	Ca	20							2
3	Sc	21						1	2
4	Ti	22						2	2
5	V	23						3	2
6	Cr	24						5	1
7	Mn	25						5	2
8	Fe	26						6	2
9	Co	27						7	2
10	Ni	28						8	2
11	Cu	29						10	1
12	Zn	30						10	2
13	Ga	31						10	2	1
14	Ge	32						10	2	2
15	As	33						10	2	3
16	Se	34						10	2	4
17	Br	35						10	2	5
18	Kr	36						10	2	6
第だい5周期しゅうき			1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	7s	7p
1	Rb	37	36 クリプトン核かく										1
2	Sr	38											2
3	Y	39									1		2
4	Zr	40									2		2
5	Nb	41									4		1
6	Mo	42									5		1
7	Tc	43									5		2
8	Ru	44									7		1
9	Rh	45									8		1
10	Pd	46									10
11	Ag	47									10		1
12	Cd	48									10		2
13	In	49									10		2	1
14	Sn	50									10		2	2
15	Sb	51									10		2	3
16	Te	52									10		2	4
17	I	53									10		2	5
18	Xe	54									10		2	6
第だい6周期しゅうき			1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	7s	7p
1	Cs	55	54 キセノン核かく														1
2	Ba	56															2
3	La	57													1		2
3	Ce	58	46 1s … 4d									1	2	6	1		2
3	Pr	59										3	2	6			2
3	Nd	60										4	2	6			2
3	Pm	61										5	2	6			2
3	Sm	62										6	2	6			2
3	Eu	63										7	2	6			2
3	Gd	64										7	2	6	1		2
3	Tb	65										9	2	6			2
3	Dy	66										10	2	6			2
3	Ho	67										11	2	6			2
3	Er	68										12	2	6			2
3	Tm	69										13	2	6			2
3	Yb	70										14	2	6			2
3	Lu	71	68 1s … 5p												1		2
4	Hf	72													2		2
5	Ta	73													3		2
6	W	74													4		2
7	Re	75													5		2
8	Os	76													6		2
9	Ir	77													7		2
10	Pt	78													9		1
11	Au	79													10		1
12	Hg	80	78 1s … 5d														2
13	Tl	81															2	1
14	Pb	82															2	2
15	Bi	83															2	3
16	Po	84															2	4
17	At	85															2	5
18	Rn	86															2	6
第だい7周期しゅうき			1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	7s	7p
1	Fr	87	78 1s … 5d														2	6		1
2	Ra	88															2	6		2
3	Ac	89															2	6	1	2
3	Th	90															2	6	2	2
3	Pa	91														2	2	6	1	2
3	U	92														3	2	6	1	2
3	Np	93														4	2	6	1	2
3	Pu	94														6	2	6		2
3	Am	95														7	2	6		2
3	Cm	96														7	2	6	1	2
3	Bk	97														9	2	6		2
3	Cf	98														10	2	6		2
3	Es	99														11	2	6		2
3	Fm	100														12	2	6		2
3	Md	101														13	2	6		2
3	No	102														14	2	6		2
3	Lr	103														14	2	6		2	1
4	Rf (推定すいてい)	104														14	2	6	2	2
5	Db (推定すいてい)	105														14	2	6	3	2
6	Sg (推定すいてい)	106														14	2	6	4	2
7	Bh (計算けいさん値ち)	107														14	2	6	5	2
8	Hs (推定すいてい)	108														14	2	6	6	2
9	Mt	109														14	2	6	7	2
10	Ds	110														14	2	6	9	1
11	Rg	111														14	2	6	9	2
12	Cn	112														14	2	6	10	2
13	(Nh)	113														14	2	6	10	2	1
14	(Fl) (推定すいてい)	114														14	2	6	10	2	2
15	(Mc) (推定すいてい)	115														14	2	6	10	2	3
16	(Lv) (推定すいてい)	116														14	2	6	10	2	4
17	(Ts) (計算けいさん値ち)	117														14	2	6	10	2	5
18	(Og) (推定すいてい)	118														14	2	6	10	2	6
族ぞく	元素げんそ 記号きごう	原子げんし 番号ばんごう	1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	7s	7p
			2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10	14	2	6	10	2	6
			K	L		M			N				O				P			Q

関連かんれん項目こうもく

• 水素すいそ原子げんしにおけるシュレーディンガー方程式ほうていしきの解かい
• ランタノイド収縮しゅうしゅく

外部がいぶリンク

• 1s軌道きどうから7g軌道きどうまでの原子げんし軌道きどうの図ず （英語えいご）