カリウムK・カルシウムCaはなぜM殻に入っていかないのか?
サイエンストレーナーの桑子研です。このサイトで科学を一緒に楽しみましょう。
電子を収容するエネルギーの異なるそうを電子殻といいます。中学ではK殻、L殻、M殻などを学習します。これらの電子殻に収容できる電子の最大数は決まっていて、K2個、L8個、M18個、N32個です。これはあくまで最大収容数なので、これだけ収容できますよという数です。
ここで疑問が生じじますね。K2個、L8個、M8個(アルゴンまでいくと)入ると、K、CaはN殻1個、2個とに入っていくようになっています。なぜまだ収容できるM殻に入っていかないのでしょうか。そしてその後のスカンジウムやチタンは、NではなくM殻に入っていきます。
この謎についてですが、電子は原子核の周りを雲のように存在していることと関係があります(シュレディンガー方程式)。存在してる確率が高い空間を軌道といいます。その軌道にs軌道(2),p軌道(6),d軌道(10),f軌道(14)があります。ここでカッコ内は、それぞれの起動において電子を収容できる個数です。K殻、L殻、M殻、という電子殻は、これらの軌道の集合体のことをいいます。
次の表のように、K殻にはs軌道が1つ(1s軌道という)、L殻にはs1つp1つ(2s軌道、2p軌道という)、M殻にはs1つp1つd1つ(3s,3p,3d軌道という)となっています。

図は原子の電子配置表より引用
https://japanknowledge.com/contents/common/electronconfig.html
この表をみると、次にArの原子番号の次はカリウム、1sから3pまでは全て埋まってる。Arの状態は閉殻ではないが、とっても安定している(価電子が0)ので(この状態をオクテットといいます)、ここには入らず、次の起動のM殻に入る。Caも同様に4s軌道に電子が2つはいる。その後のスカンジウムやチタンについては、内側のM殻の軌道に電子が入っていきます。
こちらも参考になります → https://www.clearnotebooks.com/ja/questions/304550
物理基礎について本をかきました。
科学のタネを発信中!
ニュースレターを月1回配信しています。
[subscribe2]
登録はこちらから
4月のイチオシ実験!
- 光の魔法CMYウォーターキューブ:光の魔法を体験せよ!水を注ぐと新たな立方体が出現する魔法のような実験です。
テレビ番組・科学監修等のお知らせ
- 4月9日(木)「THE突破ファイル」(日本テレビ )の科学監修を行いました。夜7時〜となります。
書籍のお知らせ
- サクセス15 4月号にて、野球の科学について記事を執筆しました(2026/3)
- 『大人のための高校物理復習帳』(講談社)…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり6刷となりました(2026/02/01)
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』(学研)… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

講師・ショー・研究等のお知らせ
- 3/20(金) 日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表しました。
- 6/14(日) 千葉大学インスタレーション「探究」にて講師を務めます
- 7/18(土) 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
- 10/10(土) 秘密兵器「帯電ガン」が炸裂!ビリビリ!ドキドキ!静電気サイエンスショー@千葉市科学フェスタ(午後予定)
- 各種SNS X(Twitter)/instagram/Facebook/BlueSky/Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ!授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中!AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
- 数万の価値が無料に!?数式グラフ化の神アプリ「Desmos」で視る電気の丘
- 鼻歌まじりの決死圏?月面ジャンプに隠された「真空と重力」の驚きのストーリー(アポロ計画)
- 見えない電位を立体で捉える!ランチボックスの蓋で作る驚きの科学工作
- 影が教える物理の秘密!等速円運動と単振動の意外な関係(単振動と等速円運動のつながり)
- 見えない「力」をデジタルで可視化!最新型ばねばかりが理科の常識を変える
- 「ようこ」と一緒に原子核の旅へ!物理学者・多田将が描く、世界一わかりやすい核の正体
- 【科学監修】教科書は「魔法の書」だった?深夜番組で解き明かす日常の科学「教科書で習ったアレ」(テレビ朝日)
- 時間が「色」で見える?集中力を引き出す魔法の道具・タイムタイマーからPretty Progressまで
- ガッチャンコで速度が半分に?2台の台車で挑む、衝突と合体の運動量実験











