✨ ベストアンサー ✨
着眼点に脱帽ですね。中3でそれに気づくとは...
その通り。12族は典型元素と言いながらも不規則的に電子が変化しますね。
でも、現段階でそれを理解するのは非常に難しくかなりの知識量が必要です。レベル的には大学理系学です。
電子の軌道はK,L,M,N殻とありますが、それぞれの電子殻はさらに細分化できs軌道、p軌道、d軌道、f軌道とあります。(厳密には違いますが)
そのうちd軌道が12族の亜鉛型元素は閉殻状態ですから、典型元素的性質を持ちます。
だから典型元素に分類されるのです。
難しいですが、原子物理学と絡めないとそうそうこの理論を使うことはありません。
そうですね、、、難しいと思います。
高校化学ではボーアモデルを使って原子の電子配置を考えます。調べてもらうと出てきますが、ボーアモデルは1平面上で電子が軌道を描き回っているような解釈です。
このボーアモデルは1平面上で考えていますから直感的にわかりやすく高校化学として入門編のように捉えれば優秀な考えです。
しかし、実際の電子配置は3次元構造をとっており、かつ軌道は1つに決まらず不規則です。
大学では電子雲といって
それを踏まえて、電子はどこを周回するのな分からないけどとりあえずここの範囲にはいることになるであろうというところまで絞ったのが電子軌道です。
詳しくはまた今度...
そーですよね笑
でもなんとか軌道については理解できました。画像のように電子が軌道に入るため、必ずしもK殻から入るわけではないということですよね。そのことから必ずエテルギーの少ないK殻から入るという法則が崩れるために遷移元素が存在すると分かりました。
しかし、この法則が崩れることと遷移元素は何の関係があるのでしょうか？おそらく私は遷移元素をよく理解できていないからここが繋がらないのだと思います。この関係について教えていただけませんか。また、この軌道と12族元素が典型元素であることではどのような関係があるのでしょうか？
何度も本当に申し訳ありません😔
うーん、K殻から入る法則はくずれないというか、なんというか。
電子の軌道は高校ではK殻, L殻・・・というようなグループでならいますが、これはボーアモデルを考えるためです。
先ほどにも申し上げました通り、ボーアモデルは1平面上で考えますからK殻, L殻という風に分類していきます。(なぜかはあとの説明で多分わかります。)
しかし、実際の軌道は3次元構造ですからボーアモデルは不正確ということになります。
大学ではそこを正確に考えるため電子軌道を考えます。
電子軌道はs軌道、p軌道、d軌道、f軌道があり、それぞれの殻でこれら軌道の有無や種類が違います。
K殻 1s
L殻 2s 2p
M殻3s 3p 3d
N殻4s 4p 4d 4f
以降続く...
というように殻はさらに細分化して考えられるのです。
s軌道でもK殻とL殻ではL殻の方が大きいなど異なるため1s, 2sのように分類します。
構成原理といって簡単に言うと電子は低いエネルギー量で入れる軌道から順に入っていきます。(閉殻・半閉殻状態が例外的)
それは調べてもらえれば斜めの矢印で順番が表せることがわかると思います。(言ってることがわからないでしょうが色々と調べて見てください)
それによると、電子は
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3dの順に入っていきます。
(s軌道は2つ、p軌道は6こ、d軌道は10こ入れる。厳密には違いますが詳しくは大学でやってください。)
すると3dと4sの軌道の順番が逆転します。
これによってM殻をすべて埋めずに次のN殻にはいって4s軌道が埋まれば再び3d軌道の順位になり、M殻を埋めはじめます。(閉殻・半閉殻はここでは触れないものとする。)
すると、M殻の8個目までは軌道順に入っていったのに次からはN殻にはいって、またM殻にはいってみたいな挙動をしますね。これが遷移元素(遷移金属)の特徴です。
30番元素の亜鉛は12族で遷移元素の分類です。
今まで説明したとおりに電子を配置すると
1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰となります。
よってd軌道が閉殻状態ですから、典型元素的ですよね。(これによってM殻が閉殻だから)
ですから、12族、亜鉛族元素は典型元素に分類されました。
何度も詳しく教えていただき本当にありがとうございますというより申し訳ありません。
斜めの矢印で順番が表せることがわかることなど理解しました。
閉殻や半開殻などの意味がわからなかったためにわからなかったことに気づきました。典型元素と遷移元素の違いがわかりました。本当にありがとうございます。
例えばなぜ12族元素は典型元素なのかと問われたら
金属元素ではあるが、亜鉛に注目した場合にd軌道が閉殻すなわちD殻が閉殻であるため、遷移元素的特徴ではないために典型元素に分類される。
と答えれば証明になりますか？
ありがとうございます😊
何度もすみませんでした。全くわかる気もしなかったものが身について本当に嬉しいでます笑
本当にありがとうございました。
大学内容なんですね笑
でも気になるので軌道について教えていただけますか？
どうしても化学を本質的に理解したくて笑
今Googleで調べましたが難しくて無理でした😅