電子配置とは？
電子配置とは、原子内のすべての電子の住所録です — どの殻、どの副殻、どの軌道に住んでいるか。原子の中の電子は通行人ではありません。化学はほぼ全体が、最外殻の電子がより低いエネルギーの配置を探す物語なので、電子がどこに座るかを学ぶことは、周期表がなぜその形を持ち、ナトリウムが 1 回しか結合せず炭素が 4 回結合するのか、鉄が磁性を持つのかを学ぶことです。数え方は外から内へ。中性原子はちょうど Z 個の電子を持ち、Z だけがリスト全体を決めます。
覚えるべき規則は 1 つ：電子は利用可能な最低エネルギーの配置を占めます。ただし 2 つの制限に従って — 各軌道は逆スピンの電子を最大 2 個（パウリ）、等エネルギーの軌道は対にする前に 1 個ずつ埋まる（フント）。
殻、副殻、軌道
殻とは n = 1, 2, 3... と番号付けされたエネルギー準位で、各殻は s、p、d、f の副殻を持ち、各副殻は軌道 — 電子が最も見つかりやすい領域 — でできています。軌道は軌道（trajectory）ではありません。確率の雲です。s は球状、p はダンベル状、ほとんどの d 軌道はクローバー状です（上の形パネルが描画します）。容量はすぐに積み上がります：
| 副殻 | 軌道 | 電子 | 量子数 l |
|---|
| s | 1 | 2 | 0 |
| p | 3 | 6 | 1 |
| d | 5 | 10 | 2 |
| f | 7 | 14 | 3 |
4 つの量子数が各電子に一意の住所を与えます。n（殻）、l（副殻）、ml（どの軌道か、−l から +l）、ms（スピン、±½）。パウリの排他原理とは、原子内の 2 つの電子がこの 4 つすべてを共有しない、という単純な主張です。
充填順序とその驚き
アウフバウ順序 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d... は殻の数え下ろしではありません — 最初の 3d 軌道はエネルギーが 4s より上にあるので、カリウム（Z=19）とカルシウム（20）は 3d ブロックが始まる前に 4s を埋めます。鉄（Z=26）は [Ar]4s²3d&sup6; に落ち着き、4 つの不対電子を持ちます。鉄が強い常磁性を持つまさにその理由で、このページはワンクリックでこれを計算します。その後、約 20 元素が予測に反します。クロムは [Ar]4s¹3d⁵、銅は [Ar]4s¹3d¹⁰ を取り、4s 電子 1 個と半充填または完全充填の d 副殻（どちらも飛び抜けて安定）を交換します。イオン形成はこのトリックの方向を逆にします。4s 電子が先に抜けるので、Fe²⁺ は [Ar]3d⁶ です。周期表の形はこの順序を大きく描いたもので、各ブロックは 1 つの副殻の充填で、価電子配置が繰り返すから化学が繰り返すのです。
価電子と内殻電子
内殻電子（[Ar] のような希ガス略記に埋もれた内側の殻）は観客です。価電子 — 最外殻の s と p（と部分的に充填された d）の電子 — がすべての結合をします。典型元素の族番号こそ価電子数です。Na は 1、Mg は 2、…Cl は 7。だから配置パネルの略記が重要です。[Ar]4s²3d⁶ は、鉄の化学がその 3d 殻にあると一目で教えます。不対の価電子は磁性の評決も決めます。不対電子が 1 つでも（Fe は 4 つ）原子は常磁性になり、磁場に引かれます。Zn（[Ar]3d104s2）のようなすべて対の原子は反磁性で、弱く反発します。
よくある誤解
- 電子は惑星のように周回する。軌道は確率の雲です — 電子がいる可能性のある場所の 90% 境界 — で、電子が「動く」のは、雲が時間的に静止していないという意味だけです。
- 4s が先に埋まるから、最後に電離する。3d 電子が来ると 4s のエネルギーを押し上げ、陽イオンは 4s を先に失います（Fe²⁺、Cu⁺）。
- 満タンの副殻が常磁性を生む。逆です。満タンはすべての電子が対であること、つまり反磁性です — Zn（[Ar]3d104s2）は反磁性で、原子状の Cu は 4s1 電子を不対のまま保ち常磁性です。このページの Cu サンプルがそのまま報告するとおりです。
- 半充填の殻は誰にとっても魔法。安定性のボーナスが当てはまるのは縮重軌道（5 つの 3d など）で、s、p、d、f は常に同じ 3 規則で埋まります — 元素ごとの別個の「量子規則」はありません。
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