酸素 (O, Z = 8)
構成原理の順序でサブシェルを満たし、累計が Z = 8 に達するまで続けます：
- 1s² → 2
- 2s² → 4
- 2p⁴ → 8
完全な電子配置：
1s² 2s² 2p⁴
希ガス表記：
[He] 2s² 2p⁴
不対電子：2
この例をツールで開くツール03
電子配置計算ツール
水素からオガネソンまで、好きな元素を選ぶと、基底状態の電子配置を完全な表記と希ガス表記で、軌道の箱図とともに表示します。クロムや銅のように実際の原子が構成原理の順序からずれる場合は、その旨を示します。下のトレーナーで練習もできます。
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軌道の箱図
電子配置トレーナー
サブシェルを正しい順序で埋めてください。必要なくなるまで、隣にアウフバウの対角線図が表示されます。
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— 下のサブシェルをクリック —
計算例
鉄 (Fe, Z = 26)
構成原理の順序でサブシェルを満たし、累計が Z = 26 に達するまで続けます：
- 1s² → 2
- 2s² → 4
- 2p⁶ → 10
- 3s² → 12
- 3p⁶ → 18
- 4s² → 20
- 3d⁶ → 26
完全な電子配置：
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
希ガス表記：
[Ar] 3d⁶ 4s²
不対電子：4
この例をツールで開く銅 (Cu, Z = 29)
構成原理の順序でサブシェルを満たし、累計が Z = 29 に達するまで続けます：
- 1s² → 2
- 2s² → 4
- 2p⁶ → 10
- 3s² → 12
- 3p⁶ → 18
- 4s² → 20
- 3d⁹ → 29
銅は例外です。構成原理の順序では [Ar] 3d⁹ 4s² になるはずですが、完全に満たされた 3d サブシェルのほうがエネルギーが低いため、4s 電子が 1 個 3d に移ります。基底状態は [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ です。
完全な電子配置：
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d¹⁰
希ガス表記：
[Ar] 3d¹⁰ 4s¹
不対電子：1
この例をツールで開くしくみ
なぜ4sは3dより先に埋まるのですか？
順序を決めるのは殻番号ではなくエネルギーだからです。マーデルング則では、サブシェルはn + lが小さい順に埋まります。4sはn+l = 4、3dはn+l = 5なので、4sが先になります。電子が実際に原子内に入ると状況は逆転し、中性の遷移金属では3dは4sの下に位置します。そのため、Fe²⁺のようなイオンは3dではなく、まず4sの電子を失います。クロムと銅はこのパターンから完全に外れ、満杯のs殻よりも半分満たされた、または満杯のd殻を選びます。
電子配置の出典
各元素に表示する電子配置は、計算による推測ではなく、このサイトの参照データにある基底状態です。そのため既知の例外もそのまま表示されます。構成原理による予測は n + l 則で別に計算し、両者が異なるときに並べて示します。軌道の箱図はフントの規則に従って各サブシェルを満たします。どの軌道にも 1 個ずつ電子が入ってから、2 個目が入ります。
制限事項
- 対象は基底状態の中性原子で、イオンや励起状態は扱いません。
- ラザホージウム（104 番元素）以降の電子配置は理論的な予測です。測定できるほど多くの原子が作られていないためです。
- トレーナーが出題するのはストロンチウム（38 番元素）までで、学校で習う充填順序どおりの元素です。