軌道図と電子配置の決定的な違いは、軌道図では電子を矢印で表し、電子のスピンを示していることである。しかし、電子の配置は、電子のスピンの詳細を示すものではありません。

軌道図は、電子グループ化によって与えられた電子の配置を表しています。電子配置は、原子軌道全体の電子の分布の詳細を示すものである。しかし、軌道図には電子のスピンも示されている。これが、軌道図と電子配置の基本的な違いである。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 軌道図とは 3. 電子配置とは 4. 横並び比較-軌道図と電子配置を表形式で 6. まとめ

軌道図表は何ですか？

軌道図とは、原子の軌道における電子の分布と、その電子のスピンを示した図である。どの軌道が埋まっていて、どの軌道が部分的に埋まっているかを示す記号である。ここでは、電子を矢印で表しています。矢印の向き（上か下か）は、電子のスピンを示しています。

図01：窒素の軌道図

軌道は最大2個の電子を持つことができる。バブリー非互換の原理により、同じ原子にある2つの電子は、同じ量子数のセットを持つことができない。これは、他の量子数が同じでも、スピン量子数が異なることを意味する。同じ軌道にある2つの電子は、スピンが逆になっています。上の図は軌道図の一例です。

電子配置は何ですか？

電子グループ化とは、原子の電子の軌道上の分布を示すことで、電子を配置する方法である。それ以前は、ボーアの原子模型を使って電子のグループ分けが行われていました。電子の数が少ない小さな原子の場合はこれで正確だが、電子の数が多い大きな原子を考える場合は、量子論で電子分布を決定する必要がある。

量子力学では、複数の電子が同じ主量子数を持つ状態を電子殻層と呼び、エネルギー準位の数と軌道の種類を指定して、例えば2sは第2エネルギー準位の電子殻層のs軌道を意味します。また、電子殻層が保持できる電子の最大数を表すモデルもあります。また、l = 0, 1, 2, 3 はそれぞれ s, p, d, f 軌道を表す。殻層が保持できる電子の最大数＝2（2l＋1）。したがって、次のような表を作成することができます。

電子配置の符号を考える場合、量子数の並びを利用する必要がある。例えば、水素原子の電子配置は1s1であり、この場合、水素原子は第1電子殻層のs軌道に1個の電子を持っていることを意味する。リンの電子配置は1S22S2P63S2**3であり、リン原子は15個の電子で満たされた3つの電子殻層を持っていることになる。

軌道図表と電子配置の違い

軌道図は、電子配置で与えられる電子の配置を示したものである。軌道図と電子配置の大きな違いは、軌道図では電子のスピンを矢印で表していることです。同時に、電子の配置は、電子スピンの詳細を示すものではありません。また、記号モードでは、軌道図は矢印で電子を表し、電子配置は数字で表します。

以下に、軌道図と電子配置の違いをまとめてみました。

概要 - 軌道図表 vs. 電子配置

電子の軌道図には、電子のスピン配置の詳細は描かれておらず、電子の軌道図には、電子の違いが描かれていない。

引用

1"1.4：電子配置図と軌道図"、化学図書室、図書室、2019年9月26日、こちらから入手可能です。