たのしい演劇

俳優の錬金術Alchemy of Actor 知覚の哲学Philosophy of perception 77
Chemistry37　

“本当に大切なものは目には見えない”
　　“ 目に見えないところで何が起こっているのかを想像することが大事”

化学結合：物質中での原子と原子の結び 　結合の力は　粒子間の電子の授受による
　　　　　　　　その電子の授受の仕方により　結合の種類が分類される

分子軌道法 Molecular Orbital method）「MO法」 01

電子配置electron configuration
多電子系原子/分子の電子状態が
「一体近似one electron approximation(多体効果を平均場に置き換え電子が感じる一体問題と考える )
で得られる原子軌道/分子軌道に複数の電子が詰まった状態」として近似的に表すことができる
と考えた場合、電子がどのような軌道に配置しているのか示し、
これによって各元素固有の性質が決定される。

原子を構成している電子の振舞いは
原子核atomic nucleus による静電ポテンシャル中の3次元シュレディンガー方程式を解くことで得られる。
　Hにおけるシュレディンガー方程式の解は解析的に解ける。
電子のとり得る軌道は、主量子数n、方位量子数l、磁気量子数m の3つによって規定される。

主量子数 n ；軌道の大きさとエネルギーを決定。
1, 2, 3, ... と整数値をとり、電子殻 K殻、L殻、M殻……、に対応

方位量子数l；軌道の形を決定。
0, 1, 2, ..., n−1 の整数値をとる。s軌道、p軌道、d軌道、f軌道、g軌道……、に対応。

磁気量子数m；各軌道を決定。
−l, −l+1, ..., 0, ..., l−1, l の整数値をとる。

Ex, 2p軌道は　主量子数2、方位量子数1の軌道の総称
2p軌道は −1, 0, 1 の3つの磁気量子数をとり得　これらに対応し
　　　　2px, 2py, 2pz の異なる配位の3つの軌道が存在す。


電子の配置は軌道と対応付けら　電子の属する軌道の種類に応じて、電子も分類され呼称される。

s電子 - s軌道上の電子
　基底状態で、1s電子、2s電子、3s電子、4s電子、5s電子、6s電子、7s電子の存在確認

p電子 - p軌道上の電子
　基底状態で、2p電子、3p電子、4p電子、5p電子、6p電子、7p電子の存在確認

d電子 - d軌道上の電子
　基底状態で、3d電子、4d電子、5d電子、6d電子の存在確認

f電子 -f 軌道上の電子
　基底状態で、4f電子、5f電子の存在確認


パウリの排他原理では　
「電子はフェルミオンfermion なので1つの軌道には、
お互いに逆向きのスピンを持った2個の電子しか収容できない。」
このように軌道が2つの電子によって占有された状態を電子対と呼ぶ。



Hのような1電子系では電子の持つエネルギーは主量子数 n によってのみ決まるが、
多電子系原子は、電子同士の反発により各軌道のエネルギーに差が生じる。
すなわち、方位量子数 l が大きくなるほど軌道は原子核から遠くに分布するため
、電子間相互作用の影響が大きくなる。
したがって、多電子系の電子軌道は
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → …… の順に
エネルギーが高くなり、この順に電子が配置されてゆく

フントの最大多重度の規則Hund's rule of maximum multiplicity；
原子スペクトルの観測に基づく規則
1つ以上の開いた電子核を持つ原子/分子の基底状態を予測するために用いられる。
「任意の電子配置について、最低エネルギー項は最大のスピン多重度を持つ」と述べ
これは、等しいエネルギーの2つ以上のオービタルが利用できるなら
、電子は対になってそれらを占有する前に単独で占有する、という
Hund(1925)によって発見されたこの規則は 原子化学、分光学　量子化学において重要
ただし、d電子の充填などではスピン間相互作用も寄与するため、この規則に従わない場合もある。


各元素の物理的・化学的な性質は、主に外側の軌道にどのように電子が充填されているかで決まる。
希ガス(He, Ne, Fe, Kr, Xe,Rn, Og) は
最外殻の電子がいっぱいで安定な電子殻であるため、
価電子による結合力が無く、ファンデルワールス力しか結合力が無いことが、その性質を決めている。

アルカリ金属(第1族H,Li,Na,K,Rb,Cs,Fr)は、
貴ガスに電子を1個追加した配置で　電子を1個取り出し　
貴ガスと同じ電子配置になった方が、中性でいるよりも安定　このため、1価の陽イオンになり易い。

同様の理由でアルカリ土類金属(第２族Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra)は
2価の陽イオンに、

ハロゲン(第17族F,Cl,Br,I,At,Ts)は
1価の陰イオンになり易い。

最外殻電子価電子の軌道より内側の軌道に有る電子内殻電子Core electron
原子間の化学結合　物性に影響を与えることは少ないが、
比較的浅い軌道の内殻電子ex,第13族31Gaの3d電子）や、
内殻励起のような現象では、内殻電子が重要な寄与をする場合がある。


と　たのしい演劇の日々