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電子配置計算ツール

概要：任意の元素やイオンの電子配置を、完全な表記と貴ガス表記で求めます。CrやCuなどの例外にも対応しています。無料でWebブラウザ上で動作し、ダウンロードは不要です。

元素と、必要に応じてイオンの電荷を選ぶと、基底状態の電子配置を完全な表記と貴ガス表記（略記）で表示し、軌道のボックス図、殻ごとの電子数、不対電子の数も示します。Cr、Cu、Pd、Auなどの既知の例外にも対応しています。

要点：鉄（Fe、Z = 26）は1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s² = [Ar] 3d⁶ 4s²です。Fe³⁺では4s電子が先に失われ、[Ar] 3d⁵になります。

元素（元素記号、英語名、または原子番号）イオンの電荷

ここに結果が表示されます。

電子配置計算ツールの使い方

元素記号（Cu）、英語の元素名（copper）、または原子番号（29）を入力します。
イオンの場合は電荷を入力します：Cu²⁺ なら 2、Cl⁻ なら -1。
貴ガス表記と完全な電子配置を読み取ります。軌道は殻の順（4sより3dが先）に並びます。
軌道図を使って不対電子を数え、原子やイオンが常磁性かどうかを予測します。

例題

酸素（Z = 8）

1s² 2s² 2p⁴ = [He] 2s² 2p⁴

2p軌道に不対電子が2個（フントの規則）。

銅（Z = 29）：例外の例

構成原理による予測は [Ar] 3d⁹ 4s²

実際：[Ar] 3d¹⁰ 4s¹

Cu²⁺ = [Ar] 3d⁹

鉄(III)イオン Fe³⁺

Fe = [Ar] 3d⁶ 4s²。4s電子を2個、次に3d電子を1個取り除く

Fe³⁺ = [Ar] 3d⁵（不対電子5個）

電子配置の組み立て方

電子はエネルギーの低い軌道から順に満たされ（構成原理）、マーデルング則（n + l 則）に従います：

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p

各軌道にはスピンが逆向きの電子が2個まで入り（パウリの排他原理）、同じ副殻の軌道では、電子は対になる前にまず1個ずつ別々の軌道に入ります（フントの規則）。収容できる電子数は s = 2、p = 6、d = 10、f = 14 です。

例外：Cr、Cuなど

約20の元素では、測定された基底状態が単純な順序と異なります。これは通常、半分または完全に満たされたdまたはf副殻のほうがエネルギーが低いためです。よく知られているのはCr（[Ar] 3d⁵ 4s¹）、Cu（[Ar] 3d¹⁰ 4s¹）、Mo、Ag、Pd（[Kr] 4d¹⁰）、Pt、Au、La、Ce、Gd、およびいくつかのアクチノイドです。これらについて、計算ツールは実験値（NIST）の基底状態を使います。

イオン

陰イオンでは次に空いている軌道に電子が加わります（Cl⁻ = [Ar]）。遷移金属の陽イオンはd電子より先に外側のs電子を失うため、Fe²⁺は [Ar] 3d⁴ 4s² ではなく [Ar] 3d⁶ です。

インタラクティブ周期表で、周期表全体の傾向を調べてみましょう。

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よくある質問

電子配置とは何ですか？

原子の電子が各軌道にどのように分布しているかを示したもので、たとえば酸素は 1s2 2s2 2p4 です。上付きの数字は各副殻の電子数を表します。

貴ガス表記とは何ですか？

内殻電子を、直前の貴ガスを角かっこで囲んだものに置き換える略記法です。ナトリウムの 1s2 2s2 2p6 3s1 は [Ne] 3s1 になります。

銅が 3d9 4s2 ではなく 3d10 4s1 なのはなぜですか？

完全に満たされた3d副殻は特に安定なため、4s電子が1個3dに移ります。クロムも同様に、半分満たされた3d5になります。

陽イオンになるとき、どの電子が最初に取り除かれますか？

主量子数が最も大きい殻の電子が最初に取り除かれます。遷移金属では、3d電子より先に4s電子が取り除かれます。

価電子の数はどうやって求めますか？

典型元素では、最外殻（nが最大の殻）の電子を数えます。たとえば塩素の [Ne] 3s2 3p5 では価電子は7個です。

Fe3+ の電子配置は何ですか？

[Ar] 3d5 です。鉄は [Ar] 3d6 4s2 で、取り除かれる3個の電子は4s電子2個と3d電子1個です。