Ⅱ. 개성있는 원소

1. Ⅱ. 개성있는 원소 03. 현대적 원자 모형

2. 보어의 원자모형의 문제점 전자는 특정한 위치(거리)에 존재한다 전자를 발견할 수 있어야 한다 실제 전자를 발견하지 못함 전자의 위치와 운동량(속도)를 동시에 정확히 측정할 수 없음 전자의 존재를 표현할 다른 방법이 필요함

3. 현대적 원자 모형 원자에 속해있는 전자의 존재는 확률적으로만 알 수 있다 기존 전자의 궤도(orbit)모형에서 확률적인 접근(-al)을 접목하여 ‘오비탈(orbital)’ 이란 개념으로 전자의 존재를 설명함 = 전자궤도함수

4. 오비탈 전자가 원자핵 주위에서 발견될 확률을 나타낸 함수 오비탈: 궤도함수의 모양과방향, 에너지 상태 등을 나타냄 오비탈을 나타내주는 4가지 양자수 주양자수(n) 방위양자수(l) 자기양자수() 공간 스핀양자수() 전자스핀

5. 주양자수(n) 주양자수(n) n=1 ,2, 3, …. 오비탈의 크기를 결정 n=1 가장 안쪽 전자껍질 K껍질 n=2 L껍질 M껍질 n=3

6. 방위양자수(l) 방위양자수(l) l=0, 1, 2,…, n-1 오비탈의 방향성을 나타냄 한 방향, 두 방향,….. 오비탈의 모양을 결정함 d오비탈 p오비탈 s오비탈 l=2 l=0 l=1

7. 자기양자수() 자기양자수() 오비탈의 배향을 나타냄 = -l, -l +1,…, l-1, l s오비탈→ l = 0 = 0 p오비탈→ l = 1 = -1, 0, 1

8. 오비탈의 표현 주양자수(n) 전자 수 자기양자수() 방위양자수(l) 3가지의 양자수로 오비탈의 크기와 모양, 방향 등 공간적인 표현을 함

9. s오비탈의 함수그래프

11. 스핀양자수() 원자에 속해있는 전자를 보니 전자 자체에 자기장이 형성되어있음을 발견 스핀양자수() 전자를 관찰할 수 없지만 전자가 자전운동(스핀운동)을 한다면 자기장의 형성을 설명할 수 있음 한 오비탈에 전자가 최대 2개까지만 들어감 전자의 스핀을 up spin, down spin으로 구분하여 표현

12. 오비탈의 표현 오비탈 → 박스로 표현 s오비탈: = 0 (박스1개) p오비탈: = -1, 0, 1 (박스3개) d오비탈: = -2, -1, 0, 1, 2 (박스5개) 전자는 up, down 스핀이 존재 화살표로 표현 전자는 오비탈에 최대 2개 까지 들어감

13. 현대 원자 모형에 따른 전자 배치 쌓음 원리 - 전자는 가장 낮은 에너지 준위의 오비탈부터 차례대로 채워진다. - 수소원자의 경우 오비탈의 에너지 준위는 주양자수에 의해서만 결정됨 → 1s < 2s = 2p < 3s = 3p = 3d < 4s = .......... 다전자원자의경우 주양자수(n)와 방위양자수(l)에 의해 에너지 준위가 결정됨 → 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < ......

14. 현대 원자 모형에 따른 전자 배치 쌓음 원리 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4d 4f 4p d오비탈 p오비탈 5s s오비탈

15. 현대 원자 모형에 따른 전자 배치 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < ……

16. 현대 원자 모형에 따른 전자 배치 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

17. 현대 원자 모형에 따른 전자 배치 파울리 배타 원리 한 원자 안에 4가지 양자수가 모두 동일한 전자는 존재할 수 없다 → 한 오비탈에 전자는 최대 2개 까지 들어갈 수 있다 훈트 규칙 같은 에너지 준위의 오비탈에 전자가 채워질 때, 짝짓지 않는 전자(홀전자)가 많도록 전자가 채워진다 → 전자간 반발을 최소로 함

18. 현대 원자 모형에 따른 전자 배치 전자가 채워지는 순서 ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

19. 현대 원자 모형에 따른 전자 배치 C 6 1s 2s 2p Na 11 1s 2s 2p 3s

20. 유효 핵전하 전자는 다른 전자들과의 반발에 의해서 오롯이 원자핵의 전하를 느끼지 못함 다른 전자들로 가리워짐 가리움효과 원자핵의 실제 전하보다 낮게 느낌 전자가 느끼는 핵전하 유효핵전하