電子雲

量子論により、電子は、波長の整数倍が円周と一致する軌道にしか存在できない。

つまり円周の長さが、波長に一致する軌道、波長の2倍に一致する軌道、波長の3倍の一致する軌道、などである。それ以外の場所には、いかなる場合でも電子は存在しない。従って、電子の軌道は飛び飛びの不連続となる。

また、軌道中のどこに電子が発見されるかは偶然に支配されており、正確に予測することはできない。ただし、ある点における存在確率を知ることはできる。

電子は光子を吸収しエネルギーを得たり、逆にエネルギーを失って光子を放出することで、軌道間を行き来する。これをエネルギー準位という。

電子は通常は最もエネルギーの低い基底状態にあるが、外部より来た光子を吸収するとエネルギーを得、そのエネルギーでより上のエネルギーの軌道に移動する。この状態を励起状態という。

なお、軌道を変える場合、その軌道間は「ジャンプ」をする。決して、ある軌道から隣の軌道に向けて、螺旋を描くように移動するわけではない。量子論は、中途半端な値を許さないのが特徴である。

電子が吸収するのは、軌道のエネルギー差に相当するエネルギーを持った光子だけである。それ以外の光子は吸収しない。

そして、励起状態は電子の一時的な興奮状態であり、やがて電子は基底状態に戻ろうとする。この時、軌道のエネルギー差に相当するエネルギーを持った光子を放出する。

前述のように、軌道は決まっているので、従って軌道間のエネルギー差も決まっている。

CrとCuに注目

       | K |  L  |   M    |      N    |     O     |   P    |  Q  |
       |1s |2s 2p|3s 3p 3d|4s 4p 4d 4f|5s 5p 5d 5f|6s 6p 6d|7s 7p|
-------+---+-----+--------+-----------+-----------+--------+-----+
21  Sc | 2 | 2 6 | 2 6  1 | 2         |           |        |     |
22  Ti | 2 | 2 6 | 2 6  2 | 2         |           |        |     |
23  V  | 2 | 2 6 | 2 6  3 | 2         |           |        |     |
24 #Cr#| 2 | 2 6 | 2 6  5 | 1         |           |        |     |
25  Mn | 2 | 2 6 | 2 6  5 | 2         |           |        |     |
26  Fe | 2 | 2 6 | 2 6  6 | 2         |           |        |     |
27  Co | 2 | 2 6 | 2 6  7 | 2         |           |        |     |
28  Ni | 2 | 2 6 | 2 6  8 | 2         |           |        |     |
29 #Cu#| 2 | 2 6 | 2 6 10 | 1         |           |        |     |
30  Zn | 2 | 2 6 | 2 6 10 | 2         |           |        |     |
-------+---+-----+--------+-----------+-----------+--------+-----+