2-1-4. 전자 배치(II)
1. 오비탈의 종류/2. 오비탈의 에너지 준위/주양자수
원자핵 주위의 전자 배치는
전자 발견 확률에 따른 현대적 모형에서
오비탈(orbital =전자가 발견되는 핵 주위의
공간이라고 생각하면 된다.)에 따라 달라지게 되는데,
오늘 공부할 내용은
전자가 오비탈에 어떻게 배치되는가 하는 것입니다.
앞에서 핵 주위에는 전자 껍질(K, L, M, N...)이 있다고 했는데,
이것이 아파트로 비교한다면 1층, 2층, 3층... 따위에 해당하는 것입니다.
각 층에는 따로 따로 사는 집들이 있듯이, 1호, 2호, 3호... 따위가 있는데
이것이 바로 오비탈이죠
각 집의 방이 1개일 수도, 3개일 수도 있는 것처럼
각 오비탈의 개수도 여러 가지입니다.
자, 그러면 정리해 볼까요?
오비탈의 종류는 s, p, d, f...가 있고,
각각의 오비탈 개수(즉, 방의 수)는
s 오비탈은 1개, p 오비탈은 3개,
d 오비탈은 5개, f 오비탈은 7개와 같은 식이지요.
오비탈 1개당 들어갈 수 있는 전자는 2개까지이고,
오비탈 수가 많을수록 에너지 준위가 높아서
에너지 준위의 순서는 s<p<d<f 입니다.
에너지 준위는 땅바닥부터 쌓을 때의 위치 에너지나 같다고 보면 됩니다.
(1) 주양자수
(전자껍질에 차례로 번호 붙인 것. K;n=1, L;n=2, M;n=3, N;n=4...)
n=1일 때 ; K 껍질-1s
n=2일 때 ; L 껍질-2s,2p
n=3일 때 ; M 껍질-3s,3p,3d
n=4일 때 ; N껍질-4s,4p,4d,4f
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(2) 수소 원자의 에너지 준위
수소 원자는 양성자 한 개와 전자 한 개로 이루어진
가장 간단한 원자이므로,
전자와 양성자 사이에 작용하는 인력에만 영향을 받습니다.
따라서 수소 원자의 에너지 준위는 주양자수에 따라서만 결정됩니다.
1s<2s=2p<3s=3p=3d<4s=4p=...
(3) 전자를 많이 가진 원자의 에너지 준위
철수가 극장에 가서 영화를 보려 하는데,
만일 철수 바로 앞자리에 서장훈과 같이
키 큰 사람이 앉아 있다고 생각해 보세요.
영화가 서장훈에 가려서 잘 보일 리가 없겠죠?
철수는 앞사람이 가리는 것에 영향을 받아
앉는 자세가 여러 가지로 바뀔 수밖에 없을 겁니다.
이와 같이 전자가 많이 있는 원자에서는 핵에 가까운 전자 때문에
뒤에 있는 전자가 영향을 받게 되어
에너지 준위가 여러 가지로 갈라지게 됩니다.
그 결과 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p...와 같은 에너지 준위를 갖게 됩니다.
눈여겨 볼 것은 4s<3d입니다.
4s의 전자는 주양자수로 보면 더 바깥에 있지만,
에너지 준위가 3d보다 낮아서 먼저 전자가 채워집니다.
(전자 배치의 예)
Ar : 1s(2)2s(2)2p(6)3s(2)3p(6)=>3주기 0족,
K : 1s(2)2s(2)2p(6)3s(2)3p(6)3d(0)4s(1)=>4주기 1족
Ca : 1s(2)2s(2)2p(6)3s(2)3p(6)3d(0)4s(2)=>4주기 2족
오늘 공부한 것의 핵심은 수소 원자와
그밖의 원자가 갖는 에너지 준위입니다.
수소 원자 : 1s<2s=2p<3s=3p=3d<4s=4p=...
그밖의 원자 : 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p...
다음 공부 시간까지 BYE!