なぜ金・銀・銅が特別なのか。s/p/d/f軌道

金銀銅はオリンピックのメダル…

だけではなく、コンピューター基盤にも多く使われている。

• 金：ノートパソコン1台には金が0.15g含まれているという。マザーボード基盤の端子のメッキに使われている分で、電子を通りやすくする効果がある。
• 銀：ノートパソコン1台には銀が0.5g含まれているという。これもメッキだ。
• 銅：ノートパソコン1台に銅は100gも含まれている。桁外れだ。基盤の回路部分はほとんどが銅である。また、銅は導線にもなるし、コネクタにもなる。
• パラジウム：これも0.3g含まれている。これを書いている時点で金は1gあたり6000円、パラジウムは1gあたり7500円であるから、金よりも貴重な金属である。

では、なぜこれらの金属は特別なのだろうか。金銀銅は第11族元素であり、最外殻にs軌道電子があり第一イオン化エネルギーが低いからである。

といきなり言われても厳しいだろう。

以下では、原子の電子配置、s/p/d/f軌道についてと、それがフェルミ・ディラック統計によりどう埋められていくのかを解説する。

s/p/d/f軌道

原子番号29：銅

29個の電子の最初の18個はAr(アルゴン)配置を埋める。次の10個は3d軌道を埋める。最後の1個が4s軌道を埋める。

原子番号47：銀

47個の電子の最初の36個はKr(クリプトン)配置を埋める。次の10個は4d軌道を埋める。最後の1個が5s軌道を埋める。

原子番号79：金

79個の電子の最初の53個はXe(キセノン)配置を埋める。次の14個は4f軌道を埋め、その次の10個は5d軌道を埋める。最後の1個が6s軌道を埋める。

金については相対論的効果も触れておきたい。

番外編　原子番号46：パラジウム

パラジウムは銀と1個しか原子番号が変わらないため、銀から5s軌道の電子1つを取り除いたものだが、その性質は大きく異なる。パラジウムはレアメタルである。レアメタルは大体コンデンサに使われるため、コンデンサの章で解説する。

　　　

ここまでのまとめ

金銀銅は自由電子が生じやすい。

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Q&A: 4s/5s/6s軌道の形は1s軌道とどう違うのか

Q&A: 第一イオン化したときに、s軌道以外は影響を受けないのか

　　　

理解度確認

　　　

参考文献