電子配置の書き方｜高校化学の基本ルールと求め方を3ステップで解説

「電子配置の書き方がわからない」「K殻・L殻という言葉は知っているのに、

いざ元素記号を見て書けと言われると手が止まる」というのは、

高校化学を習い始めた生徒によくあるつまずきです。

この記事では、電子配置を書くための基本ルールと、原子番号から電子配置を求める手順を、

例題つきで整理します。特につまずきやすいカリウムやカルシウムの例外パターンや、

イオンになったときの変化も扱います。

結論から言うと、電子配置は「内側の電子殻から順に、決められた定員まで電子を入れる」

という手順さえ押さえれば、暗記に頼らなくても多くの元素で機械的に書けるようになります。

結論：電子配置は3つのルールで書ける

電子配置の書き方には、次の3つのルールがあります。1つ目は、

電子は内側の電子殻から順に入っていくこと。2つ目は、

電子殻ごとに収容できる電子の定員が決まっていること。3つ目は、

電子の数が定員ぴったりか8個になると安定することです。

このルールに沿って原子番号を確認しながら電子を配置していけば、

多くの元素の電子配置を自分の手で導き出せるようになります。次の見出しから、

それぞれのルールと具体的な手順を順番に見ていきます。

なぜ電子配置を間違えやすいのか

電子配置でつまずく生徒の多くは、電子殻の定員を「とりあえず全部埋める」

という発想で覚えてしまっています。M殻の定員は最大18個ですが、

実際にはM殻に8個入った時点で、次のN殻に電子が入り始める元素があります。

また、電子配置と電子式を混同してしまうケースも目立ちます。

電子配置はすべての電子殻の電子数を表すものですが、

電子式は最も外側の電子だけを点で表した図であり、目的が異なります。

たとえば炭素の電子式は最外殻の4個だけを点で描きますが、

電子配置はK殻2個・L殻4個というように、

すべての電子殻の電子数を書く点が違います。

原子番号と電子の総数を混同することも、間違いにつながりやすいポイントです。

原子は原子番号と同じ数の電子を持つという前提を、先に確認しておく必要があります。

電子配置を書くときの基本ルール

電子配置を正しく書くには、まず電子殻の種類と定員、

電子が入る順番を理解しておく必要があります。ここでは2つの基本ルールを、

表と具体例で整理します。

電子殻の種類と最大収容数

電子殻は、原子核に近い順にK殻・L殻・M殻・N殻と呼ばれます。

内側からn番目の電子殻に入る電子の最大数は、2n²個という式で決まっています。

電子殻	内側からの順番(n)	最大収容数(2n²)
K殻	1	2個
L殻	2	8個
M殻	3	18個
N殻	4	32個

ただし高校化学で扱う原子番号20番(カルシウム)までの範囲では、

M殻が定員の18個まで埋まりきる前に、N殻へ電子が入り始める元素があります。

この例外は、後ほど具体例で説明します。

電子は内側の電子殻から順番に埋まる

電子は、原子核に近く安定しやすいK殻から順番に配置されます。

K殻が定員の2個で埋まったら次はL殻、L殻が8個で埋まったら次はM殻、

という要領で外側へ進んでいきます。

電子配置の求め方を3ステップで確認する

基本ルールを踏まえたうえで、実際に電子配置を書く手順を3つのステップに分けて確認します。

手順どおりに進めれば、初めての元素でも同じ考え方で書けるようになります。

ステップ1:原子番号から電子の総数を確認する

原子は、原子番号と同じ数の陽子と電子を持ちます。まずは元素の原子番号を確認し、

その数だけ電子を用意するところから始めます。

ステップ2:内側の電子殻から定員まで電子を入れる

K殻から順に、定員(2個、8個、8個)まで電子を入れていきます。

電子が余ったら次の電子殻に移し、同じ作業を繰り返します。

ステップ3:代表的な元素で確認する

実際にいくつかの元素で確認すると、書き方の感覚をつかみやすくなります。

原子番号1番から20番までの元素を一覧にすると、次のようになります。

原子番号	元素	K殻	L殻	M殻	N殻
1	H(水素)	1	–	–	–
2	He(ヘリウム)	2	–	–	–
3	Li(リチウム)	2	1	–	–
4	Be(ベリリウム)	2	2	–	–
5	B(ホウ素)	2	3	–	–
6	C(炭素)	2	4	–	–
7	N(窒素)	2	5	–	–
8	O(酸素)	2	6	–	–
9	F(フッ素)	2	7	–	–
10	Ne(ネオン)	2	8	–	–
11	Na(ナトリウム)	2	8	1	–
12	Mg(マグネシウム)	2	8	2	–
13	Al(アルミニウム)	2	8	3	–
14	Si(ケイ素)	2	8	4	–
15	P(リン)	2	8	5	–
16	S(硫黄)	2	8	6	–
17	Cl(塩素)	2	8	7	–
18	Ar(アルゴン)	2	8	8	–
19	K(カリウム)	2	8	8	1
20	Ca(カルシウム)	2	8	8	2

炭素は原子番号6番なので電子は6個です。K殻に2個入れた残り4個をL殻に入れれば完成です。

ナトリウムは原子番号11番なので、K殻に2個、L殻に8個入れた残り1個をM殻に入れます。

19番のカリウムと20番のカルシウムだけは、

M殻が8個で止まりN殻に電子が入っている点に注目してください。

この例外は、次の見出しで詳しく説明します。

ここで、マグネシウム(原子番号12)の電子配置を

自分で書けるか、試してみてください。

マグネシウムの電子数は12個なので、K殻に2個、L殻に8個入れると、

残り2個をM殻に入れます。答えはK殻2個・L殻8個・M殻2個です。

電子配置でつまずきやすい応用パターンを整理する

基本の手順に加えて、入試問題でよく問われる3つの応用パターンを確認しておくと、

電子配置の理解がより実戦的になります。

K・Caの電子配置に見られる例外

カリウム(原子番号19番)とカルシウム(原子番号20番)は、

電子配置のルールでつまずきやすい代表的な元素です。M殻の定員は18個ですが、

この2つの元素ではM殻が8個で止まり、19個目・20個目の電子はN殻に入ります。

つまりカリウムの電子配置はK殻2個・L殻8個・M殻8個・N殻1個、

カルシウムはK殻2個・L殻8個・M殻8個・N殻2個です。「M殻は18個まで入るはず」

という思い込みのまま書くと、この2つの元素で間違えてしまいます。

イオンになったときの電子配置の変化

原子が電子を失ったり受け取ったりしてイオンになると、電子配置も変化します。

例えばナトリウム原子(電子11個)が電子を1個失ってNa⁺になると、

電子は10個になり、電子配置はネオンと同じK殻2個・L殻8個になります。

同じように塩素原子(電子17個)が電子を1個受け取ってCl⁻になると、

電子は18個になり、電子配置はアルゴンと同じK殻2個・L殻8個・M殻8個になります。

このように、異なる元素のイオンでも電子配置が一致することがあり、

これを電子配置が同じイオンと呼びます。

価電子の数を電子配置から求める方法

価電子とは、最も外側の電子殻(最外殻)に入っている電子の数のことです。

電子配置さえ書ければ、最外殻の電子数を数えるだけで価電子の数がわかります。

ただし貴ガスの最外殻電子は安定しているため、化学的な反応にはほとんど関わりません。

このため貴ガスの価電子の数は、慣習として0として扱われる点に注意が必要です。

電子配置の考え方は、元素記号を組み合わせて表す

化学式を理解するときの土台にもなります。

化学式の組み立て方にまだ不安がある場合は、

化学式の覚え方も

あわせて確認しておくと理解がつながりやすくなります。

電子配置と一緒に出てくる化学用語を

一通り整理したい方は、

化学用語の一覧も

参考にしてください。

電子配置のルールを覚えても、入試問題で価電子の数やイオンの安定性を問われると、

答えに詰まってしまう生徒は少なくありません。知識を覚えることと、

問題の中で使いこなせることの間には差があります。

松山市の大学受験塾My Self_Learnでは、化学の授業に加えて、

単元ごとの定着度を確認するテストゼミを取り入れています。電子配置のような基礎知識を、

入試問題で実際に使える形まで確認したい方にとって、検討しやすい選択肢です。

電子配置の書き方｜高校化学の基本ルールと求め方を3ステップで解説：まとめ

電子配置は、ルールと手順さえ理解すれば、暗記に頼らなくても多くの元素で導き出せます。

まずは原子番号1番から20番までの元素で、実際に手を動かして書く練習から始めてみてください。

よくある質問

電子配置を勉強する中で、生徒からよく寄せられる質問を3つ取り上げます。