軌道ってなんですか？

質問

教科書を読んでいて
「原子の持つ電子は実際には電子核に属する軌道に配置されており、
Ｋ殻にはＳ軌道しかないが、Ｌ殻にはＳ軌道とＰ軌道があり、
電子はエネルギーの低い順から配置される。」と書いてあったのですが
まったくもって意味がわからないです。

ホームページなどで調べてみたのですが
全然理解できません。

電子殻ってなんですか？
原子核の周りにある電子の１つを電子殻っていうんですか？

教えてください。

回答No.5

noname#160321

＃４です寝起きで書いていたのでボケを咬ましてしまいました。
誤：窒素1ｓ^2、2s^2、2px^2、2py^1(+1/2)、2py^1(+1/2)、
正：窒素1ｓ^2、2s^2、2pｘ^1(+1/2)、2py^1(+1/2)、2pz^1(+1/2)
スピンは全部-1/2に揃っていても可)
誤：酸素1ｓ^2、2s^2、2px^2、2py^2、2py^1(+1/2)、
正：酸素1ｓ^2、2s^2、2px^2、2py^1(+1/2)、2pz^1(+1/2)
スピンはこの場合も揃っていれば-1/2でも良い。2px^2はスピンが(+1/2、-1/2)揃うこと、揃うのはｘ、ｙ、ｚどれでも良い、空間に方向は存在しないのでｘ、ｙ、ｚは等価です。
誤：フッ素1ｓ^2、2s^2、2px^2、2py^2、2py^1(+1/2)
この場合もどの二つのpが先に埋まっても良い、また残りのスピンも-1/2でも良い。
追加、クリプトン：1ｓ^2、2s^2、2px^2、2py^2、2py^2

回答No.4

noname#160321

＃2のお答えが良く書かれているので、補足だけ。
磁気量子数についてさりげなく書かれていますが、値はｍで表され、取れる値は、方位量子数(l、エル)が決まると　-ｌ、-ｌ＋1、-ｌ＋2、… ０、… +ｌ－1、+ｌ までの2ｌ＋1種類。これが核磁気共鳴(NMR)の原理を説明するのに必要です。
スピン量子数(S)は、+1/2と-1/2の２つだけ。
水素は主量子数ｎ=1でスピン量子数+1/2(か-1/2、どちらでも良い)
ヘリウムは同じく主量子数n=1でスピン量子数が+1/2と-1/2の二つの電子を持っています。
リチウムになると方位量子数が加わってきて、n=1に二電子、n=2、l=0、s=+1/2(-1/2でも良い)になり1ｓ^2、2s^1
ベリリウムになると1ｓ^2、2s^2
ホウ素になると方位量子数がl=2になり、1ｓ^2、2s^2、2px^1(+1/2)(なおｘ、ｙ、ｚのどれでも良い、スピンも-1/2でも良い)
炭素は1ｓ^2、2s^2、2px^1(+1/2)、2py^1(+1/2) (x,y,zの三つから二つを自由に選んで良いがフント則というのがあって、例えば2px^2にはなれないし、スピン量子数はプラスとマイナスは混じれない、-1/2、-1/2は可能)
窒素1ｓ^2、2s^2、2px^2、2py^1(+1/2)、2py^1(+1/2)、
酸素1ｓ^2、2s^2、2px^2、2py^2、2py^1(+1/2)、
フッ素1ｓ^2、2s^2、2px^2、2py^2、2py^2、
…

回答No.3

potachie

他の回答者の回答の方が正しい概念です。私の書くのは暗記法レベルのモノと思ってください。

殻は、映画館の座席の階と思ってください。１階席にはｓ席だけがあります。２階席にはｓ席とｐ席があります。
ｓ席には座席が１つ、ｐ席には３つ、・・・とあります。そして、１つの席には２つの電子が座れる、ペア席になっています。

回答No.2

IsakAjimaf

軌道と一口に言っても、化学の世界では２種類の意味があります。
これは高校までの理科の範囲を超えてしまうのですが。
要点だけをかみ砕いて説明します。

１つは古典力学的な軌道（オービット：orbit）で、たとえば太陽の周りを地球が円運動しているような、位置を曲線で描くことのできるもの。
もう１つは量子力学的な軌道（オービタル：orbital）で、曲線で描くことは出来ず、空間の各座標での存在確率を示す関数で定義されるもの。
これらは、軌道というものが２つに分類されるわけではなく、古い考え方のオービットではミクロの世界の現象をうまく説明できないので、オービタルという新しい考え方が生まれ、受け入れられたという事です。
ただ、考え方が難しいので高校までの理科では古い考え方の方を教えているのです。

質問にある、「電子殻に属する軌道」というのは量子力学的なオービタルの方を指します。

特定の原子や分子などには電子を収納することのできる指定席があり、その指定席を特定するのが量子数という数字です。
ここで注意してほしいのは、電子の量子数には４種類あります。

主量子数（ｎ）：１、２、３、・・・
方位量子数（ｌ（エル））：０、１、２、・・・、（ｎ－１）
磁気量子数：０、１、２、・・・±（ｌ－１）、±ｌ
スピン量子数：－１／２、１／２

４つの量子数の組み合わせが決まればその電子の指定席が特定されます。
Ｋ殻、Ｌ殻、Ｍ殻というのは主量子数がそれぞれ１、２、３に当たり、
一般に主量子数が大きいほどエネルギーが高くなります。
電子殻というのは、この主量子数が同じ値のオービタルを１つのグループとして考えたものです。
ちなみにｓ軌道、ｐ軌道というのは方位量子数が０、１に当たります。

回答No.1

potachie

映画館には座席がありますよね。この座席がたくさん置いてある場所が電子殻で、電子が座る場所が決まっています。このひとつひとつの座席が軌道です。
以上が、ニュートン力学的原子模型による電子軌道の話で、今の科学だと間違いとされています（と、言っていいのかな？）。でも今は、コレで理解してくださいね。

電子を１つ２つと数えることができず、ある一瞬を切り取った上でなおかつ、存在確率によってのみしか規定できないという考え方を今は採っています。この考え方の場合、存在確率の雲を軌道と呼びます。先ほどの映画館の例だと、すべての席に少しずつ座っていて、その存在確率を足して、１つ２つになるということです。
これを正しく理解しようとすると、アインシュタインの若い頃よりも頭が柔軟だと言うことになるようです。

お礼

おぉ!!
なんか少しわかったような気がします!!
けど、Ｌ殻には２つ軌道があるんですよね？
１つの座席に２つ軌道が交じり合ってるってことですか？？