周期表のエネルギーレベル

周期表は列と行に編成されています。 周期表を右から左に読むと、原子核内の陽子の数が増えます。 各行はエネルギーレベルを表します。 各列の元素は、同様の特性と同じ数の価電子を共有しています。 価電子は、最も外側のエネルギー準位にある電子の数です。

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各エネルギー準位の電子数は周期表に表示されます。 各行の要素数は、各レベルを満たすのに必要な電子の数を示しています。 水素とヘリウムは、周期表の最初の行または周期にあります。 したがって、最初のエネルギー準位は合計2つの電子を持つことができます。 2番目のエネルギー準位は8つの電子を持つことができます。 3番目のエネルギーレベルは合計18個の電子を持つことができます。 4番目のエネルギー準位は32個の電子を持つことができます。 構造原理によれば、電子は最初に最低のエネルギー準位を満たし、それがいっぱいになる前のエネルギー準位の場合にのみ、より高い準位に組み込まれます。

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各エネルギー準位は、軌道と呼ばれる領域で構成されています。 軌道は、電子が見つかる確率の領域です。 最初のエネルギー準位を除いて、各エネルギー準位には複数の軌道があります。 各軌道には特定の形状があります。 この形状は、軌道上の電子が持つエネルギーによって決まります。 電子は、軌道の形の中でランダムにどこにでも移動できます。 各元素の特性は、軌道上の電子によって決定されます。

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s軌道は球の形をしています。 s軌道は常に各エネルギー準位で最初に満たされます。 周期表の最初の2列は、sブロックと呼ばれます。 これは、これら2つの列の価電子がs軌道に存在することを意味します。 最初のエネルギー準位にはs軌道のみが含まれます。 たとえば、水素はs軌道に1つの電子を持っています。 ヘリウムはs軌道に2つの電子を持ち、エネルギー準位を満たします。 ヘリウムのエネルギー準位は2つの電子で満たされているため、原子は安定しており、反応しません。

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s軌道が各エネルギーレベルで満たされると、p軌道が満たされ始めます。 エネルギー準位ごとに3つのp軌道があり、それぞれがプロペラブレードのような形をしています。 各p軌道は2つの電子を保持し、合計6つの電子がp軌道にあります。 フントの法則によれば、エネルギー準位ごとの各p軌道は、2番目の電子を獲得する前に1つの電子を受け取る必要があります。 pブロックは、ホウ素を含むカラムで始まり、希ガスのカラムで終わります。

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d軌道とf軌道は非常に複雑です。 3番目のエネルギー準位から始めて、エネルギー準位ごとに5つのd軌道があります。 遷移金属はd軌道を構成します。 5番目のエネルギー準位から始まるエネルギー準位ごとに7つのf軌道があります。 ランタニドとアクチニドがf軌道を構成します。