Ｃｒの軌道について

質問

今、学校で物理化学の勉強をしていてよく分からない点があったので質問します。
クロムの軌道で、クロムは電子を２４個もっているので、１ｓ軌道～４ｓ軌道は満杯になり、３ｄ軌道に電子が４個入るとおもうのですが、これは不規則的な配置とされ、４ｓ軌道のうちの１個の電子が３ｄ軌道に移るとなっているのですが、これがどうも理解できません今の段階ではただ単に事実を鵜呑みしたほうがいいのでしょうか…

回答No.1

DexMachina

3d軌道など、d軌道は5つの軌道からなりますが、この5つの軌道全てに1つずつ、同じスピンの電子が入った状態を、「半閉殻」といいます。

クロムの場合、軌道のエネルギー凖位だけ見れば確かに3dより4sの方が低いのですが、半閉殻の状態では、3d軌道にある5つの電子の相互作用による安定化により「3d*4 + 4s*2」のエネルギーよりも「3d*5 + 4s*1」のエネルギーの方が低くなるため、後者の電子配置をとることになります。
(4sは閉殻ではなくなるわけですが、s軌道で2つの電子が安定化するより、d軌道で5つの電子が安定化する方が得、ということです)

> 今の段階ではただ単に事実を鵜呑みしたほうがいいのでしょうか…

まずは、「d軌道に5つの電子が入った状態を半閉殻といって、この状態は閉殻ほどではないにしろ、安定化が起きる」ということを憶えておくのがよいのではないでしょうか。
これを憶えておけば、例えば試験で「何故クロムはこのような電子配置を?」という設問に当たった場合に、思い出すことができるかと思います。
(なお、この安定化の寄与は、必ずしもクロムに限った現象ではありません)