化 学 (物質の構造)

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 【金属の分子軌道】

 【原子の構造】で解説した様に,プラスの電荷を持つ陽子の周りをマイナスの電荷を持つ電子が取り囲んでいるが,電子は,陽子との静電的相互作用によって決まるとびとびのエネルギー順位しか採れない。
 それぞれのエネルギー順位は,電子に軌道を割り当てることになる。各軌道には,パウリの排他原理「一つの軌道にはスピンの方向が異なる 2 つの電子しか存在できない」により,同じエネルギー順位には 2 個の電子しか入れない。
 
 【分子軌道について】で紹介したように,分子軌道法では,分子中の電子は,原子核や他の電子との相互作用を受けながら分子中を動き回るとして,その構造を決めている。
 すなわち,分子軌道は,次式に示すように,原子軌道の線形結合によって電子状態を求めることができる。式から分かるように,n 個の原子で構成される分子では n 個の分子軌道が形成される。

分子軌道

多原子分子の分子軌道

 固体の金属(巨大分子)など,多数の原子が規則正しく周期的な配列を持つ物質では,外殻の電子軌道が原子間の相互作用により,各軌道の電子がとれるエネルギー順位が細かく分裂(エネルギーバンド)する。

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