電子殻(K殻,L殻,M殻…)をシミュレーターで理解しよう！[化学入門]

2022-04-27　 元素の構成

前回記事から化学の分野についての解説をしていきます。化学で一番の基礎といえるのが「原子」です。

本記事では「電子殻」を解説していきます！

おさらい：化学の基礎の基礎。原子とは？

原子とは、「この世界を構成する最小要素」です。地球にあるもの、宇宙にあるものの全てがこの「原子」で構成されます。

原子は↓の「陽子」「中性子」「電子」の3つで構成されます。

陽子

• 中性子とともに、中心(原子核)を構成する要素
• 中世子と同じ質量を持つ
• 電子とは真逆のプラスの電荷をもつ

中性子

• 陽子とともに、中心(原子核)を構成する要素
• 陽子と同じ質量を持つ
• 電荷をもたない

電子

• 原子核のまわりを回る要素
• 陽子とは真逆のマイナスの電荷を持つ
• 陽子/中性子と比べると小さく、質量がほとんどない

まとめると↓のようになります。

*正確には電子も質量はあるが0に限りなく近い値となる

電子殻とは？

電子殻とは「電子が周回する経路の集まり」のことです。前回のシミュレーターでは全ての電子は同じ経路を回っているようなイメージで解説しました。

しかし、実際は↓のように電子ごとに回れる軌道（円）が決まっているんです！この円を「電子軌道」といいます。

各円は内側から「K殻」「L殻」「M殻」と呼びます。各殻は、定員数があり、入れる電子数が決まっているんです。その様子をシミュレーターで確認してみましょう！

電子殻(K殻,L殻,M殻)をシミュレーターを確認してみよう！

電子殻(K殻,L殻,M殻)にどのように電子が入っていくのか、シミュレーターで確認してみましょう！

赤で陽子、緑で中性子、青で電子を示しています。

電子殻の重要事項

K殻に2個、L殻に8個、M殻に16個の電子が入る

今回のシミュレーターでは陽子数＝電子数18のアルゴンまでしか確認できませんでしたが、実際には

の電子が入れられるようになっています。殻によって、入れる数が違うんです。一般法則でいうと、K殻を1番目,L殻を2番目と数えた時には↓のように定員数を定義できます。二次関数的に定員が大きくなっていきます。

(基本は)内側の殻から入っていき、いっぱいになったら次の殻が使われる

今回のシミュレーターで観察すると分かるとおり、「電子は内側のK殻から入っていく」動きになります。そしてK殻がいっぱいになったらL殻、それがうまったらM殻と埋まっていきます。

↓先に内側の殻が使われる

ただし、原子番号が大きくなっていくと、先に外側の殻の軌道に電子が入るという逆転も発生します。

K殻,L殻,M殻の後に、N殻、O殻、P殻もある

今回は一般的な高校の範囲で使われるM殻まででシミュレートしましたが、実際にはM殻の後にN殻、O殻、P殻もあります。どんどん中心から離れていくので、その分大きな周回軌道になります。

まとめ：原子は何個かの電子軌道（周回円）をもっている！

今回解説したように、原子の電子は同じ個所を回っているわけではありません。実際は何個かの円（電子軌道）があり、それぞれに定員があります。これら全て合わせて「電子殻」と呼びます。

次回は元素の記号での表し方を説明します！
　

[関連記事] 原子の基礎

1．原子の構造

2．原子の陽子数/中性子数/電子数による変化

3．電子殻(K殻,L殻,M殻…)(本記事)

4．原子の表記法

5．「原子量/相対質量」「同位体」

6．「価電子」と「周期表」

7．原子のオクテット則