D軌道とは?

d軌道(ﾃﾞｨｰきどう)とは､原子を構成している電子軌道の1種である｡方位量子数は2であり､d_xy軌道､d_yz軌道､d_zx軌道､d_x-y軌道､d_z軌道という5つの異なる配位の軌道が存在する｡

d軌道のdは｢diffuse｣に由来し､電子配置や軌道の変化分裂によるｽﾍﾟｸﾄﾙの放散､広がりを持つことから意味づけられた｡

概要

d軌道にどのように電子が配置されるかが銅や鉄などのDﾌﾞﾛｯｸ元素の物性を決定している(周期表参照)｡ 特にﾏﾝｶﾞﾝやｺﾊﾞﾙﾄといった強磁性体の性質､遷移金属酸化物に代表される 強相関電子系の性質､そして高温超伝導体の物性､にはd軌道の電子が重要な役割を果している｡

通常､d軌道は5重に縮退しているが､遷移金属錯体で見られるように､OやOHなどの配位子が遷移金属ｲｵﾝの周りに配位すると､配位子による静電場の影響でd軌道の縮退が解け､配位の様式に応じて軌道準位が分裂する｡これを配位子場分裂とよぶ｡例えば6個の配位子が正八面体状に配位した場合､3重に縮退したt_2g軌道と､2重に縮退したe_g軌道に分裂する｡配位子の方向に電子の存在確率が高いd_x-y軌道､d_z軌道は配位子による静電反発のため､軌道のｴﾈﾙｷﾞｰが押し上げられ､2重に縮退したe_g軌道になる｡また､配位子の方向に電子の存在確率が低いd_xy軌道､d_yz軌道､d_zx軌道はｴﾈﾙｷﾞｰが低く､3重に縮退したt_2g軌道になる｡

e_g軌道に空きがある場合､分裂幅に応じた光を吸収することにより､t_2g軌道の電子はe_g軌道に遷移し､人間の目には吸収される光の波長の補色にあたる色が見える｡このため､一般に遷移金属錯体は色を持つものが多い｡吸収される光の波長は中心の遷移金属や配位子の種類によって異なる｡例えば､塩化ｺﾊﾞﾙﾄ(II)(Co(H₂O)₆Cl)は鮮やかなﾋﾟﾝｸ色をしている｡

詳細は｢配位子場理論｣を参照

関連項目

• 電子配置
• 水素原子におけるｼｭﾚｰﾃﾞｨﾝｶﾞｰ方程式の解
• 遷移元素
• δ結合

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D軌道について