軌道電子とは？原子の構造をわかりやすく解説
原子力を知りたい
軌道電子ってなんですか？
原子力マニア
原子核の周りを回る電子のことです。これによって、原子は電気的に中性になります。
原子力を知りたい
軌道っていくつかあるんですか？
原子力マニア
はい。エネルギー準位の低い方からK、L、M、Nと名付けられています。
軌道電子とは。
原子に関する用語で「軌道電子」があります。原子は、プラスの電荷を持つ原子核と、その周りを回るマイナスの電荷を持つ電子で構成されています。これらの電子が軌道電子と呼ばれます。軌道電子の数は、原子核内の陽子の数（原子番号）に一致しており、そのため原子は電気的に中立になっています。電子の軌道はエネルギー準位の低い方から、K、L、M、Nと名付けられており、例えばK軌道にある電子はK電子と呼ばれています。
原子とは何か？
原子とは、物質の基本的な構成要素です。この小さな粒子は、それ自身ではさらに分けることのできない、極めて小さな単位です。原子は、中心に位置する原子核と、その周囲を周回する軌道電子で構成されています。原子核は、物質に固有の質量を担う陽子と中性子でできている一方、軌道電子は電子雲と呼ばれる周囲の領域に存在します。これらの電子は、原子核の正電荷を打ち消すために負電荷を帯びています。原子核と電子間の電磁相互作用により、電子は特定のエネルギー準位で安定に周回することができ、これが原子の形状とその化学的性質を決定しています。
軌道電子の定義
軌道電子は、原子の核の周りを一定の軌道上を運動する電子です。核は陽子と中性子から構成され、原子の質量の大部分を占めています。一方、電子は非常に軽く、質量のほとんどが運動エネルギーによって決まります。軌道電子は通常、電子殻と呼ばれるエネルギーレベルにグループ化されています。各電子殻は低エネルギーから高エネルギーの順に1、2、3…と番号が付けられています。
軌道電子の種類
軌道電子の種類
原子の軌道電子は、そのエネルギー準位に応じてさまざまな種類に分類されます。主な種類は次のとおりです。
* -1s軌道- 最も内側にある軌道で、2つの電子供有できます。
* -2s軌道- 1s軌道の外側にある軌道で、2つの電子供有できます。
* -2p軌道- 2s軌道の外側にある軌道で、6つの電子供有できます。
* -3s軌道- 2p軌道の外側にある軌道で、2つの電子供有できます。
* -3p軌道- 3s軌道の外側にある軌道で、6つの電子供有できます。
* -3d軌道- 3p軌道の外側にある軌道で、10つの電子供有できます。
各軌道は、特有の形状とエネルギー準位を持っています。軌道電子は、エネルギー準位が低い軌道から順番に占有されていきます。
軌道電子とエネルギー準位
軌道電子とエネルギー準位
原子の周りを周回する電子は、特定のエネルギー準位に存在します。このエネルギー準位は、原子の原子核からの距離と電子間の相互作用によって決まります。エネルギー準位は、一番低いエネルギーを持つ「1s」から、より高いエネルギーを持つ「2s」「2p」のようにラベル付けされています。電子は、エネルギーの低い準位から高い準位へ励起され、エネルギーを吸収します。逆に、電子がより高い準位から低い準位に遷移すると、光としてエネルギーを放出します。このエネルギーの放出が、原子のスペクトル線を生成します。
軌道電子の役割
軌道電子の役割は、原子にとって非常に重要です。それらは原子の化学的性質を決定し、物質の化学結合に関与します。エネルギーレベルを埋める軌道電子は、物質が安定して存在するための重要な要素です。さらに、電子の周回運動によって磁力が生じるため、物質の磁性にも影響を与えます。このように、軌道電子は原子の構造と性質の基本的な理解に不可欠なのです。