実効原子番号とは？初心者向けガイドで理解する計算のコツ共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

実効原子番号とは何か

実効原子番号（EAN）は、金属中心の周りの電子分布を貴ガスの18電子配置になぞらえて考える考え方です。このアイデアは、特に遷移金属の錯体を理解するのに役立ち、どのようなリガンドがどれだけ電子を渡すかを総合的に見て、安定性や反応性を予測します。EANは“実効の”原子番号という意味で、実際の原子番号Zとは別の“効果的な数字”と考えると分かりやすいです。

EANを使うと、金属中心の電子数が18に近いほど安定しやすいという直感的なルール、18電子規則と結びつきます。この考え方を正しく使うには、以下の三つの要素をそろえて計算します。

計算の基本ステップ

ステップ1 金属のグループ番号（価電子数）を確認します。例えば鉄はグループ8、ニッケルはグループ10、クロムはグループ6です。

ステップ2 金属の酸化状態（OS）を決めます。OSが正の値なら価電子が減ると考えます。

ステップ3 配位子が供与する電子の総量（L）を数えます。多くのリガンドは2電子ずつ提供します。

すると、EANの基本公式は EAN = グループ番号 - OS + L となります。これを使って、錯体が18電子状態になるかどうかを判断します。

具体例としての計算

例1 Ni(CO)4 を考えます。Niはグループ番号10、OSは0、COは4本なのでLは8。したがって EAN = 10 - 0 + 8 = 18。この場合、18電子規則を満たす典型的なケースです。

例2 Fe(CO)5。Feはグループ番号8、OSは0、Lは10。EAN = 8 - 0 + 10 = 18。

例3 Cr(CO)6。Crはグループ番号6、OSは0、Lは12。EAN = 6 - 0 + 12 = 18。

実用的なポイントと注意点

EANが18になると、金属中心周りの電子が貴ガスの18電子配置に近づくことで、安定性や反応性の予測が立てやすくなります。 ただしすべての錯体が18電子になるわけではなく、16電子や20電子となる場合も多くあります。 また、溶媒や温度、配位子の強さなどによって結果は変わることがあります。

歴史と背景

実効原子番号の考え方は、遷移金属錯体の電子構造を理解するために広く用いられてきました。18電子規則は古くからの指針として、配位子の電子供与と金属の価電子を組み合わせて安定性を説明するのに役に立ちます。

まとめ

実効原子番号は、金属中心の周囲の電子数を、配位子の寄与を含めて総合的に判断するための有力な道具です。 グループ番号、 酸化状態、 リガンドの電子供与数 の三つを正しく組み合わせれば、EAN を計算できます。これを活用すると、18電子規則に基づく予測が立てやすく、錯体設計の入り口として役立ちます。

注意点

注意：EANは強力なガイドですが、現実の化学では例外も多いです。時には16電子規則、20電子のケースも観察され、配位子の種類や電子伝達の性質によって変わります。

<th>金属

グループ番号	OS	EAN	18電子規則の達成
Ni	10	8	18	はい
Fe	8	10	18	はい
Cr	6	12	18	はい

このように、EANは化学の学習を効率化する基本ツールのひとつです。中学生にも理解しやすいよう、具体例を通して計算の流れを追っていくと、錯体の安定性予測が自然と身につきます。

実効原子番号の同意語

有効原子番号: 原子核の正電荷が、周囲の電子の遮蔽効果を受けて実質的に感じる値。原子の性質を理解する際の指標として使われ、Z_effと同義の意味で用いられることがある。
実効原子核電荷: 周囲の電子によって遮蔽された核の正電荷の実効値。原子が外部電子へ感じる正電荷の強さを表す指標として、Z_effの別表現として使われます。
実効核電荷: 核の正電荷が遮蔽効果を受けて実質的にどれだけ働くかを表す値。Z_effの別名・同義語として用いられることがある。
Z_eff: 実効原子番号の英語表記。原子核の正電荷が周囲の電子に対してどれだけ実効的に感じられるかを示す指標。
effective atomic number: 英語表現。実効原子番号の意味を指し、解説や検索の際にそのまま使われる場合がある。

実効原子番号の対義語・反対語

原子番号: 実効原子番号の対概念。原子番号は原子核の陽子数そのものを表し、電子の遮蔽効果を考慮した“実効値”ではありません。
非実効原子番号: 実効原子番号を使わず、遮蔽効果を無視した単純な陽子数の概念のこと。
真の核電荷: 原子核の陽子の総数を指す“真の”正電荷。実効原子番号は遮蔽を加味した値なので、これとは異なります。
遮蔽なしの原子番号: 周囲電子の遮蔽効果をゼロと仮定した原子番号の概念。理論的・対比的な表現として使えます。
Z（原子番号）: 元素を決定する基本指標で、実効原子番号（Z_eff）とは別物として使われます。
完全原子番号: 遮蔽を一切考慮しない“完全な”原子番号という意味合いの対概念。

実効原子番号の共起語

18電子規則: 金属中心の周囲が18電子を満たすと安定するという経験則。EANの考え方と深く結びつく基本概念。
実効電子数: 実際に金属中心の周りに存在するとみなされる電子数。リガンドからの電子供与を含めて計算され、EANの基礎になる。
金属錯体: 金属を中心とした結合体系の総称。EANを用いて電子配置や安定性を説明する。
配位子: 金属中心に電子を供与する分子やイオン。EANの総電子数に寄与する要素。
電子供与体: リガンドが金属へ与える電子の総量。EANの計算で加算対象。
σ供与体: σ結合として電子を供与するリガンドの性質。EANの理解に影響する場面がある。
π受容体: π系を介して電子を受け取るリガンドの性質。EANの議論で出てくることがある。
d電子数: 金属中心のd軌道にある電子数。EANの総計算と関係する。
分子軌道: 分子内の電子の配置を説明する軌道理論の基礎。EANの背景理解に役立つ。
軌道理論: 電子の分布と結合の取り扱いを説明する理論。EANの理解にはMO理論が用いられることがある。
オクテット規則: 最外殻に8電子を満たすという古典的規則。18電子規則はこの発想を拡張したものとして説明される。
18電子: EANに関連する表現。18電子を満たすと安定とされる概念。
価電子: 最外殻の価電子数。EAN計算の基礎となる。
酸化状態: 金属中心の酸化数。EANを計算する際に中心の電子総和が変化する要因。
遷移金属: EANは特に遷移金属の錯体で重要な概念。
配位数: 中心原子が結合する配位子の数。EANの電子供与量に影響する要素。
金属中心: EANの議論の焦点となる原子。
安定性: EANの算出結果が錯体の安定性予測につながる点を示す。
電子配置: 電子がどのように配置されるかの情報。EANの理解にも関係する。
電子数計算: EANを求めるための電子数の数え方・計算方法の総称。

実効原子番号の関連用語

実効原子番号: 配位子から供与される電子を考慮して、金属中心の周囲の電子総数を貴ガス配置に近づけるように評価する概念。主に遷移金属錯体の電子構造理解に使われ、18電子規則の根拠となる。
18電子規則: 多くの遷移金属錯体が18電子の周囲で安定するとされる経験則。EANの考え方を用いて、金属中心が受け取る電子数と配位子から供与される電子数の合計が18になるように判断する。
配位子: 金属中心に電子を供与する分子やイオン。例にはCO、NH3、H2O、Cl− などがある。
電子供与数: 各配位子が金属中心に供与する電子の総数。一般的には2電子ずつとして計算することが多い（配位子の性質により異なる場合もある）。
価電子数: 金属原子が最外殻で持つ電子の数。EANの計算で基礎となる概念。遷移金属では8〜10近くが目安になることが多い。
d電子数: 遷移金属中心のd軌道に入っている電子の数。18電子規則の計算で重要な要素。
金属中心: 錯体の中心となる金属原子。
金属錯体: 金属中心と配位子が結合してできる化合物。電子構造を理解する際の対象。
配位数: 金属中心に結合している配位子の数。
酸化状態: 金属中心の酸化数。EAN計算とd電子数の決定に関係する。
原子番号: 元素を特定する番号（プロトン数）。EANの出発点とは異なるが、基礎知識として関連する。
オクテット規則: 主に主族元素の安定配置を8電子で満たすという規則。遷移金属の錯体では18電子規則が実務的に用いられる。
貴ガス配置: 最も安定な電子配置の1つ。18電子規則で目指される目標配置。
電子構造: 分子全体の電子の配置とエネルギー準位の分布。EANと18電子規則はこの理解の根幹となる。
有機金属化学: 金属と有機配位子が関わる化学分野。EANはこの分野で広く使われる考え方の一つ。
スピン状態: 電子の配列により決まる高スピン/低スピンの状態。EANの解釈に影響することがある。