Question

ɐ

4s軌道と3d軌道を比べた時、電子がない状態だと4sの方がエネルギーは低いのになぜ電子が入ると4sの方が3dに比べてエネルギーが高くなるのでしょうか？

Answer 1

GM

4sの方がエネルギーが低いから電子は2つまで入れますー。4sに電子が2つ入った時点でもうそれ以上は4sには入れないので次に電子がはいるのは3dです🤔

GM

4sに電子が2つ入った場合、もうエネルギー高い低いの話ではなくなってくるんですね
そもそもs軌道というのは電子が2つまでしか入れないのです…🤔

ɐ

すみません、文で説明するより写真を載せた方が早かったです。申し訳ありません。なぜ3dに電子が全てうまると4sは低くなくなるのでしょうか、？

GM

ああ、これはですね、電子が入っている軌道によってバランスが変わってくるんですよ
ここからは図を絡めて説明しますね
図のような状態から電子を1つ貰います〜ってなったとき、3d軌道は9個の電子があることになりますよね。そこでです、3d軌道に9個、4s軌道に2個って原子の形的にバランスが悪いんですよ
なので電子1つ貰うと、そのバランスを良くするために4s軌道から電子を1つ貰ってきて、3d軌道を満たしてしまうんです。
そうすると4s軌道には1つしか電子がないのに、3d軌道は満たされている=4s軌道に電子が入りやすい(3dには入れない)=4sのエネルギーが3dよりも小さくなったと言えます。
今話した内容は半閉殻という話に似てて、周期表で4周期の元素の、各軌道に何個の電子が入っているのかという表がネットにあると思うのでそれを見てみてください。注目する元素はクロムと銅です。この2つだけ4sにある電子が1つなんですが、その理由が今お話した事です。