原子番号19番以降イオン化の計算について

質問

こんにちは。
あるサイトで原子の電子配置とイオン化について書かれていたんですが、よく理解できないので教えてください。
原子番号１８番は最外殻とその電子数がＭ殻上に８個になるので、その前後はイオン化の計算がしやすいのですが、１９番と２０番はＮ殻に二つ入るでの、最外殻はＮ殻ということになるんですよね？では、１９番以降のイオン化の計算はどのようにしたらいいのですか？例えば、周期表の真ん中あたり（２６、２７、２８番）はどのようにイオン化の計算をしたらよいのですか？

回答No.2

noname#160321 · ベストアンサー

＃１です。
>>(2)最外殻電子が８個の場合
済みませんが、この「オクテット則」というやつ、M殻のp電子のところまでしか応用が利きません。つまりアルゴンのところまでです。
この次の2つの電子はN殻のｓ軌道に入り19番のカリウム、20番のカルシウム。
この先は＃１の表に示した順にM殻のｄ(10個）N殻のｐ（6個）の順に入っていきます。ここでクリプトンに到達します。（Ｍ殻のｄの終わり近くのＮｉとＣｕのところで非常におもしろいが分かりにくいヤンテラー効果が見られます）

>>電子の足し、引きの考え方がいまいちわかりません。たとえば、CrやMn、Feの計算をするときにArの最外殻（この場合M外殻）電子８個にあわせるために、５＋、６＋、７＋とかになるんでしょうか？
うーん、簡単なんですけどねー、原子核の陽子の数（陽電荷数）だけ電子を詰め込み、ｓなりｐなりｄなりが一杯になったら、次に進めば良いだけなんですが。
Ｃｒで説明しますと２６のプラス電荷を持っています。これに対し電子はまずＳ殻ｓに2個、Ｌ殻ｓに2個、Ｌ殻ｐに6個、Ｍ殻ｓに2個、Ｍ殻ｐに6個（ここでアルゴンと同じ18個）まだ原子核の電荷が中和されていませんね。ですので次へ行きます。次はＮ殻ｓに2個、ここから先はＭ殻のｄ軌道へ、電子を4個入れたところで、原子核の陽電荷と電子の陰電荷が釣り合い中性になりました。この後亜鉛（30番）まではＭ殻のｄ軌道へ電子がつまり、それが過ぎると、Ｎ殻のｐ軌道へ詰まっていきクリプトン(36番)に至ります。後も同じー。
Ｎ殻のｆ軌道が利用されるようになるとランタニド…やめよう。
＃１の表と周期表とをじーっと見てはシコシコと計算していると、いつか分かるようになります。
練習あるのみ。^^

お礼

返事が遅れてすみません。詳しく教えていただき本当にありがとうございました。助言のとおり何度も練習してみようと思います。

回答No.3

Tacosan

遷移元素については, 価数をまじめに考えようとしない方がいいような気がします.

4s と 3d とか 5s と 4d, はたまた 6s と 5d と 4f などはほとんど同じエネルギーを持つので, もっと微妙なところで電子配置が変わります. 例えば d は 5個の電子, あるいは 10個の電子で安定化しやすいとか, f は 7個あるいは 14個の電子で安定になりやすく, その結果 s から電子が 1個奪われること＊も＊あります.

実際 Cr の電子配置は [Ar] 3d5 4s1 (3d は 10個の電子が入るが, そのちょうどまんなかの 5個というのも安定になりやすい), 同族の Mo は [Kr] 4d5 5s1 と同じような電子配置なんですが, さらに下の W だと [Xe] 4f14 5d4 6s2 という電子配置になっていたりします.

そうかと思うと Cu, Ag, Au は 3d10 4s1, 4d10 5s1, 4f14 5d10 6s1 と全て似た電子配置を持っており, これらは全て 1価の陽イオンになります.

f が入ると一層複雑で, ランタノイドでは La: [Xe] 5d1 6s2, Ce: 4f1 5d1 6s2, Pr: 4f3, 6s2, ... Eu: 4f7 6s2, Gd: 4f7 5d1 6s2, Tb: 4f9 6s2, ... など (... のところは 4f が増える) と, 本当にわけがわからなくなります. さらにアクチノイドではもうメチャクチャ.

以上の電子配置は 2001年版の理科年表から.

お礼

お返事が遅くなってすみません。何やらやはりややこしいようですね。皆さんにいただいたアドバイスを参考にしながら自分の中で疑問のまま残さないようにしようと思います。ありがとうございました。

回答No.1

noname#160321

懐かしい!教養の無機化学でやりました。
電子の入り方は以下の図(?)のようにしてやります。

　　　(s)　(p)　　(d)　　(f)　
S(1)　#1
L(2)　#2　#3
M(3)　#4　#5　 #7
N(4)　#6　#8　 #10　#13
O(5)　#9　#11　#14　#17
P(6)　#12 #15　#18
Q(7)　#16 #19

ってこんなにたくさん元素あったっけか??
いずれにせよ、右上から左下に詰めていくと正しく(?)再現されます。
なおｓ軌道に2個、p軌道に6個、d軌道に10個、f軌道に14個の電子が入りますので足してください。

お礼

ありがとうございました。でも、まだ自分の中で理解できてないのは、価電子を０にするために電子を足したり、引いたりしなくてはいけないんだと思うんですが、価電子を０にするために条件、
(1)最外殻電子がちょうどその電子殻の最大収容数の場合
(2)最外殻電子が８個の場合
を満たさなきゃいけないと考えた時に、原子番号１９、２０番は上の図でも書いてあるようにN殻に入ることから、最外殻がNになり２１番以降の価電子０にするための電子の足し、引きの考え方がいまいちわかりません。たとえば、CrやMn、Feの計算をするときにArの最外殻（この場合M外殻）電子８個にあわせるために、５＋、６＋、７＋とかになるんでしょうか？
もしよろしければ教えてください。　他の方でももしおわかりになる方がいらっしゃいましたら教えてください。