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電子軌道 - Wikipedia

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class="vector-page-tools-landmark" aria-label="ページツール"> <div id="vector-page-tools-pinned-container" class="vector-pinned-container"> </div> </nav> <nav class="vector-appearance-landmark" aria-label="表示"> <div id="vector-appearance-pinned-container" class="vector-pinned-container"> <div id="vector-appearance" class="vector-appearance vector-pinnable-element"> <div class="vector-pinnable-header vector-appearance-pinnable-header vector-pinnable-header-pinned" data-feature-name="appearance-pinned" data-pinnable-element-id="vector-appearance" data-pinned-container-id="vector-appearance-pinned-container" data-unpinned-container-id="vector-appearance-unpinned-container" > <div class="vector-pinnable-header-label">表示</div> <button class="vector-pinnable-header-toggle-button vector-pinnable-header-pin-button" data-event-name="pinnable-header.vector-appearance.pin">サイドバーに移動</button> <button class="vector-pinnable-header-toggle-button vector-pinnable-header-unpin-button" 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.ambox .mbox-image-div{width:52px}html.client-js body.skin-minerva .mw-parser-output .mbox-text-span{margin-left:23px!important}@media(min-width:720px){.mw-parser-output .ambox{margin:0 10%}}@media print{body.ns-0 .mw-parser-output .ambox{display:none!important}}</style><table class="box-出典の明記 plainlinks metadata ambox ambox-content ambox-出典の明記" role="presentation"><tbody><tr><td class="mbox-image"><div class="mbox-image-div"><span typeof="mw:File"><span><img src="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/64/Question_book-4.svg/50px-Question_book-4.svg.png" decoding="async" width="50" height="39" class="mw-file-element" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/64/Question_book-4.svg/75px-Question_book-4.svg.png 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/64/Question_book-4.svg/100px-Question_book-4.svg.png 2x" data-file-width="262" data-file-height="204" /></span></span></div></td><td class="mbox-text"><div class="mbox-text-span"><b>この記事は<a href="/wiki/Wikipedia:%E6%A4%9C%E8%A8%BC%E5%8F%AF%E8%83%BD%E6%80%A7" title="Wikipedia:検証可能性">検証可能</a>な<a href="/wiki/Wikipedia:%E4%BF%A1%E9%A0%BC%E3%81%A7%E3%81%8D%E3%82%8B%E6%83%85%E5%A0%B1%E6%BA%90" title="Wikipedia:信頼できる情報源">参考文献や出典</a>が全く示されていないか、不十分です。</b><span class="hide-when-compact"> <a href="/wiki/Wikipedia:%E5%87%BA%E5%85%B8%E3%82%92%E6%98%8E%E8%A8%98%E3%81%99%E3%82%8B" title="Wikipedia:出典を明記する">出典を追加</a>して記事の信頼性向上にご協力ください。<small>(<a href="/wiki/Template:%E5%87%BA%E5%85%B8%E3%81%AE%E6%98%8E%E8%A8%98/doc" title="Template:出典の明記/doc">このテンプレートの使い方</a>)</small><br /><small><span class="plainlinks">出典検索<a href="/wiki/Template:Find_sources_mainspace" title="Template:Find sources mainspace"><sup>?</sup></a>:&#160;<a rel="nofollow" class="external text" href="//www.google.co.jp/search?hl=ja&amp;as_eq=wikipedia&amp;q=%22%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93%22&amp;num=50">"電子軌道"</a>&#160;–&#160;<a rel="nofollow" class="external text" href="//www.google.co.jp/search?hl=ja&amp;q=%22%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93%22&amp;tbm=nws">ニュース</a>&#160;<b>·</b> <a rel="nofollow" class="external text" href="//www.google.co.jp/search?hl=ja&amp;tbs=bks:1&amp;q=%22%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93%22">書籍</a>&#160;<b>·</b> <a rel="nofollow" class="external text" href="//scholar.google.co.jp/scholar?num=100&amp;hl=ja&amp;q=%22%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93%22">スカラー</a>&#160;<b>·</b> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://ci.nii.ac.jp/opensearch/search?lang=ja&amp;q=%22%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93%22&amp;range=2&amp;count=200&amp;sortorder=1&amp;type=0">CiNii</a>&#160;<b>·</b> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.jstage.jst.go.jp/result/global/-char/ja?globalSearchKey=%22%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93%22">J-STAGE</a>&#160;<b>·</b> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://ndlsearch.ndl.go.jp/api/openurl?any=%22%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93%22">NDL</a>&#160;<b>·</b> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://dlib.jp/?q=%22%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93%22">dlib.jp</a>&#160;<b>·</b> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://jpsearch.go.jp/csearch/jps-cross?csid=jps-cross&amp;keyword=%22%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93%22">ジャパンサーチ</a>&#160;<b>·</b> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://wikipedialibrary.wmflabs.org/partners/">TWL</a></span></small></span> <span class="date-container"><i>(<span class="date"><span title="2012年6月">2012年6月</span></span>)</i></span></div></td></tr></tbody></table> <figure class="mw-default-size" typeof="mw:File/Thumb"><a href="/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:HAtomOrbitals.png" class="mw-file-description"><img src="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cf/HAtomOrbitals.png/220px-HAtomOrbitals.png" decoding="async" width="220" height="220" class="mw-file-element" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cf/HAtomOrbitals.png 1.5x" data-file-width="316" data-file-height="316" /></a><figcaption><a href="/wiki/%E6%B0%B4%E7%B4%A0%E5%8E%9F%E5%AD%90" title="水素原子">水素原子</a>を励起させた時の電子の存在確率を<a href="/wiki/%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%83%AC%E3%83%87%E3%82%A3%E3%83%B3%E3%82%AC%E3%83%BC%E6%96%B9%E7%A8%8B%E5%BC%8F" class="mw-redirect" title="シュレディンガー方程式">シュレディンガー方程式</a>を用いてシミュレートした図。明るいほど<a href="/wiki/%E7%A2%BA%E7%8E%87%E5%AF%86%E5%BA%A6%E9%96%A2%E6%95%B0" title="確率密度関数">電子の存在確率が高い領域</a>であることを示す。s,p,dは<a href="/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90%E6%AE%BB#小軌道" title="電子殻">小軌道</a>を、1,2,3は<a href="/wiki/%E8%BB%8C%E9%81%93%E8%A7%92%E9%81%8B%E5%8B%95%E9%87%8F" title="軌道角運動量">方位量子数</a>(軌道角運動量量子数)を示す。通常の水素原子はs1軌道に電子が存在するが(確率的にはp,d軌道にも存在しうる)励起することでp,d,fと遷移する。なお水素以外の<a href="/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%85%8D%E7%BD%AE" title="電子配置">電子配置</a>については電子同士の反発があるため厳密に<a href="/wiki/%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%83%AC%E3%83%87%E3%82%A3%E3%83%B3%E3%82%AC%E3%83%BC%E6%96%B9%E7%A8%8B%E5%BC%8F" class="mw-redirect" title="シュレディンガー方程式">シュレディンガー方程式</a>で解くことはできず<a href="/wiki/%E3%82%B9%E3%83%94%E3%83%B3%E8%A7%92%E9%81%8B%E5%8B%95%E9%87%8F" title="スピン角運動量">スピン</a>を考慮した近似でモデル化される。</figcaption></figure> <p><b>電子軌道</b>(でんしきどう、<a href="/wiki/%E8%8B%B1%E8%AA%9E" title="英語">英</a>&#58; <span lang="en">electron orbital</span>)とは、<a href="/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90" title="電子">電子</a>の状態を表す、位置表示での<a href="/wiki/%E6%B3%A2%E5%8B%95%E9%96%A2%E6%95%B0" title="波動関数">波動関数</a>のことを指す。電子軌道は単に「<b>軌道</b>」と呼ばれることもある。 </p> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="歴史"><span id=".E6.AD.B4.E5.8F.B2"></span>歴史</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93&amp;action=edit&amp;section=1" title="節を編集: 歴史"><span>編集</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <p>20世紀初頭に<a href="/wiki/%E3%82%B8%E3%83%A3%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%83%9A%E3%83%A9%E3%83%B3" title="ジャン・ペラン">ジャン・ペラン</a>、<a href="/wiki/%E9%95%B7%E5%B2%A1%E5%8D%8A%E5%A4%AA%E9%83%8E" title="長岡半太郎">長岡半太郎</a>、<a href="/wiki/%E3%82%A2%E3%83%BC%E3%83%8D%E3%82%B9%E3%83%88%E3%83%BB%E3%83%A9%E3%82%B6%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%BC%E3%83%89" title="アーネスト・ラザフォード">アーネスト・ラザフォード</a>らは独立に<a href="/wiki/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8" title="原子核">原子核</a>の周りを<a href="/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90" title="電子">電子</a>が運動するという<a href="/wiki/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A8%A1%E5%9E%8B" title="原子模型">原子模型</a>を提唱した。 </p><p>ラザフォードの模型は<a href="/wiki/%E3%83%A9%E3%82%B6%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%BC%E3%83%89%E6%95%A3%E4%B9%B1" title="ラザフォード散乱">ラザフォード散乱</a>の実験結果をよく説明したが、説明困難な事象もいくつか知られていた。例えば<a href="/wiki/%E5%8F%A4%E5%85%B8%E5%8A%9B%E5%AD%A6" title="古典力学">古典力学</a>によれば原子核の周りを運動する電子は<a href="/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%B3%A2" title="電磁波">電磁波</a>を放出せねばならず、電子は速やかに<a href="/wiki/%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC" title="エネルギー">エネルギー</a>を失って原子核へ衝突すると予測されるが、実際には原子は安定に存在することができ、模型と経験的事実は一致しなかった。また、ラザフォード模型では<a href="/wiki/%E6%B0%B4%E7%B4%A0" title="水素">水素</a>原子の示す離散的な<a href="/wiki/%E3%82%B9%E3%83%9A%E3%82%AF%E3%83%88%E3%83%AB" title="スペクトル">スペクトル</a>を説明することができなかった。 </p><p><a href="/wiki/%E3%83%8B%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%82%B9%E3%83%BB%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%82%A2" title="ニールス・ボーア">ニールス・ボーア</a>は水素原子の問題について、電子は<a href="/wiki/%E9%87%8F%E5%AD%90%E6%9D%A1%E4%BB%B6" title="量子条件">量子条件</a>を満たす軌道にのみ存在できると仮定し、水素原子の離散スペクトルを説明することに成功した。ボーアの量子条件は後に<a href="/wiki/%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%8E%E3%83%AB%E3%83%88%E3%83%BB%E3%82%BE%E3%83%B3%E3%83%9E%E3%83%BC%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%83%88" title="アルノルト・ゾンマーフェルト">アルノルト・ゾンマーフェルト</a>により拡張され、<a href="/wiki/%E3%82%BC%E3%83%BC%E3%83%9E%E3%83%B3%E5%8A%B9%E6%9E%9C" title="ゼーマン効果">ゼーマン効果</a>や<a href="/wiki/%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%82%BF%E3%83%AB%E3%82%AF%E5%8A%B9%E6%9E%9C" title="シュタルク効果">シュタルク効果</a>を説明することに成功した。 </p><p>ボーアとゾンマーフェルトの理論では、量子条件を満たす古典力学的な軌道が存在すると考えられていた。 </p><p>一方、<a href="/wiki/%E3%83%AB%E3%82%A4%E3%83%BB%E3%83%89%E3%83%BB%E3%83%96%E3%83%AD%E3%82%A4" title="ルイ・ド・ブロイ">ルイ・ド・ブロイ</a>によりボーアの量子条件は「軌道」上に存在する<a href="/wiki/%E7%89%A9%E8%B3%AA%E6%B3%A2" class="mw-redirect" title="物質波">物質波</a>が<a href="/wiki/%E5%AE%9A%E5%B8%B8%E6%B3%A2" title="定常波">定常波</a>となるための条件であることが示された。このド・ブロイの考えは後に<a href="/wiki/%E3%82%A8%E3%83%AB%E3%83%B4%E3%82%A3%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%87%E3%82%A3%E3%83%B3%E3%82%AC%E3%83%BC" title="エルヴィン・シュレーディンガー">エルヴィン・シュレーディンガー</a>によって一般的な系に適用できる形で定式化され、原子核に束縛された(「軌道」上の)電子の状態は古典的な軌道ではなく、量子条件に対応した<a href="/wiki/%E6%B3%A2%E5%8B%95%E9%96%A2%E6%95%B0" title="波動関数">波動関数</a>によって表現できるようになった。 </p><p>波動関数と実験結果(または経験的事実)との対応として、<a href="/wiki/%E3%83%9C%E3%83%AB%E3%83%B3%E3%81%AE%E8%A6%8F%E5%89%87" title="ボルンの規則">ボルンの規則</a>が提案された。ボルンの規則によれば、原子核に束縛された電子の位置や<a href="/wiki/%E9%81%8B%E5%8B%95%E9%87%8F" title="運動量">運動量</a>はその波動関数が与える<a href="/wiki/%E7%A2%BA%E7%8E%87%E5%AF%86%E5%BA%A6%E9%96%A2%E6%95%B0" title="確率密度関数">確率密度関数</a>によって示される。この観点において、もはや、電子は確定した軌道上に存在するのではなく、原子核周りの空間に確率的に見出されることになる。 </p><p><br /> </p> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="関連項目"><span id=".E9.96.A2.E9.80.A3.E9.A0.85.E7.9B.AE"></span>関連項目</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93&amp;action=edit&amp;section=2" title="節を編集: 関連項目"><span>編集</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <ul><li><a href="/wiki/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93" title="原子軌道">原子軌道</a></li> <li><a href="/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90%E6%AE%BB" title="電子殻">電子殻</a></li> <li><a href="/wiki/S%E8%BB%8C%E9%81%93" title="S軌道">s軌道</a></li> <li><a href="/wiki/P%E8%BB%8C%E9%81%93" title="P軌道">p軌道</a></li> <li><a href="/wiki/D%E8%BB%8C%E9%81%93" title="D軌道">d軌道</a></li> <li><a href="/wiki/F%E8%BB%8C%E9%81%93" class="mw-redirect" title="F軌道">f軌道</a></li> <li><a href="/wiki/%E8%BB%8C%E9%81%93%E8%A7%92%E9%81%8B%E5%8B%95%E9%87%8F" title="軌道角運動量">軌道角運動量</a></li> <li><a href="/wiki/%E6%B7%B7%E6%88%90%E8%BB%8C%E9%81%93" title="混成軌道">混成軌道</a></li> <li><a href="/wiki/%E5%88%86%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93" title="分子軌道">分子軌道</a></li> <li><a href="/wiki/%CE%A3%E8%BB%8C%E9%81%93" title="Σ軌道">σ軌道</a></li> <li><a href="/wiki/%CE%A0%E8%BB%8C%E9%81%93" class="mw-redirect" title="Π軌道">π軌道</a></li> <li><a href="/wiki/%E3%83%95%E3%83%AD%E3%83%B3%E3%83%86%E3%82%A3%E3%82%A2%E8%BB%8C%E9%81%93%E7%90%86%E8%AB%96" title="フロンティア軌道理論">フロンティア軌道理論</a></li></ul> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="外部リンク"><span id=".E5.A4.96.E9.83.A8.E3.83.AA.E3.83.B3.E3.82.AF"></span>外部リンク</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=%E9%9B%BB%E5%AD%90%E8%BB%8C%E9%81%93&amp;action=edit&amp;section=3" title="節を編集: 外部リンク"><span>編集</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <ul><li><cite class="citation web" style="font-style:normal">David Manthey.&#32;“<a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.orbitals.com/orb/orbtable.htm">Grand Orbital Table by Manthey</a>”&#32;(英語).&#32;<span title="">2012年6月18日</span>閲覧。</cite></li></ul> <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r96783592">.mw-parser-output .asbox{position:relative;overflow:hidden}.mw-parser-output .asbox table{background:transparent}.mw-parser-output .asbox p{margin:0}.mw-parser-output .asbox p+p{margin-top:0.25em}.mw-parser-output .asbox{font-size:90%}.mw-parser-output .asbox-note{font-size:90%}.mw-parser-output .asbox .navbar{position:absolute;top:-0.90em;right:1em;display:none}</style><div role="note" class="metadata plainlinks asbox stub"><table role="presentation"><tbody><tr class="noresize"><td><span typeof="mw:File"><a href="/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Nuvola_apps_kalzium.png" class="mw-file-description"><img alt="スタブアイコン" 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href="https://ja.wikipedia.org/w/index.php?title=Template:Physics-stub&amp;action=edit"><span title="参照先のページを編集します。">編集</span></a></li></ul></div></div> <link rel="mw-deduplicated-inline-style" href="mw-data:TemplateStyles:r96783592"><div role="note" class="metadata plainlinks asbox stub"><table role="presentation"><tbody><tr class="noresize"><td><span typeof="mw:File"><a href="/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Gnome-applications-science.svg" class="mw-file-description"><img alt="スタブアイコン" src="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2e/Gnome-applications-science.svg/30px-Gnome-applications-science.svg.png" decoding="async" width="30" height="30" class="mw-file-element" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2e/Gnome-applications-science.svg/45px-Gnome-applications-science.svg.png 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2e/Gnome-applications-science.svg/60px-Gnome-applications-science.svg.png 2x" data-file-width="48" 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id="footer-info-lastmod"> 最終更新 2023年12月23日 (土) 02:57 (日時は<a href="/wiki/%E7%89%B9%E5%88%A5:%E5%80%8B%E4%BA%BA%E8%A8%AD%E5%AE%9A#mw-prefsection-rendering" title="特別:個人設定">個人設定</a>で未設定ならば<a href="/wiki/%E5%8D%94%E5%AE%9A%E4%B8%96%E7%95%8C%E6%99%82" title="協定世界時">UTC</a>)。</li> <li id="footer-info-copyright">テキストは<a rel="nofollow" class="external text" href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.ja">クリエイティブ・コモンズ 表示-継承ライセンス</a>のもとで利用できます。追加の条件が適用される場合があります。詳細については<a class="external text" href="https://foundation.wikimedia.org/wiki/Special:MyLanguage/Policy:Terms_of_Use">利用規約</a>を参照してください。</li> </ul> <ul id="footer-places"> <li id="footer-places-privacy"><a href="https://foundation.wikimedia.org/wiki/Special:MyLanguage/Policy:Privacy_policy/ja">プライバシー・ポリシー</a></li> <li id="footer-places-about"><a href="/wiki/Wikipedia:%E3%82%A6%E3%82%A3%E3%82%AD%E3%83%9A%E3%83%87%E3%82%A3%E3%82%A2%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6">ウィキペディアについて</a></li> <li id="footer-places-disclaimers"><a 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