화학1에서 별로 어렵진 않은데 Show 헷갈릴수 있는 전자배치규칙의 내용을 정리해보았습니다! 잠깐 읽어보고 정리를 해두면 셤볼때 실수하는 일이 없을거예요. 일단 전자배치가 나오면 1)바닥상태인지 2)들뜬상태인지 3)존재불가능인지 파악하는게 중요해요. 그리고 2)들뜬 상태라면 ‘쌓음원리’에 위배되는지 ‘훈트규칙’에 위배되는지 파악해야합니다. 1. 쌓음원리 : 에너지 준위가 낮은 ‘안정한’ 오비탈부터 차례대로 채운다. 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s… 순서대로 전자가 배치. *쌓음원리에 위배됨 -> 들뜬상태(해당 전자배치를 가지는 원자 혹은 이온 존재 가능) ex)
모두 쌓음 원리에 위배된 전자배치입니다. 에너지 준위가 낮은 오비탈을 안채우고 다른거 먼저 채워져서 들뜬상태죠. 2. 훈트 규칙 : 에너지 준위가 같은 오비탈에 전자가 채워질때, 홀전자로 존재하는 전자가 많을수록 안정하다. *훈트규칙에 위배됨 -> 들뜬상태(해당 전자배치를 가지는 원자 혹은 이온 존재 가능) ex)
훈트 규칙에 위배된 케이스입니다. 2p 한 오비탈에 2개가 들어가있어서 들뜬상태죠. 3. 파울리 배타 원리 : 1개의 오비탈에는 스핀 방향이 반대인 전자가 2개까지만 채워진다. *파울리 배타 원리 위배됨 -> 해당 전자배치를 가지는 원자 혹은 이온 존재 불가 ex)
한 오비탈안에 스핀이 같은 전자 2개가 있습니다. 파울리 배타원리에 위배되며 이런 전자배치를 가지는 원자나 이온은 존재가 불가능합니다.(들뜬상태, 바닥상태 아님) +혹시 한 오비탈에 전자3개가 들어가는 정신나간 경우에도 파울리 배타원리에 위배되어 존재가 불가능!!ㅋㅋㅋ *바닥상태의 전자배치 ex)
어색해보여도 위배되는 규칙 없이 안정한 전자배치입니다. 정리하면 이렇습니다. 1) 바닥상태 : 쌓음원리ㅇ 훈트 규칙ㅇ 파울리 배타원리ㅇ (안정한 전자배치) 2) 들뜬상태 : (쌓음원리x or 훈트 규칙x) 파울리 배타원리ㅇ 3) 존재불가능 : 파울리 배타원리x 솔직히 여기 모은 케이스만 알고 있어도 문제에서 헷갈리는 일이 없을것 같아요 다 고만고만한 것들이라서요ㅎㅎ 정리는 여기까지입니다! 감사합니다 :) 근데 오늘 벌써 4월 마지막 날이네요ㅠㅠ 4월 ㅂㅂㅂㅂ 극한효율 (Since 2017) - 극한효율 과학탐구 기출압축문제집 집필 - 공부 덜하면서 과탐 점수 올리는법을 찾는 서울대, 포항공대생 팀 다른 공부법 칼럼, 과탐 문제자료/분석, 기출자료는 아래 블로그 링크에 있습니다. https://blog.naver.com/heokues/221498654226 쌓음 원리(aufbau principle)는 다전자 원자에서 원자에 전자가 채워질 때, 에너지 준위가 낮은 오비탈부터 차례대로 채워진다는 원리이다. 어원[편집]쌓음 원리는 영어로 Aufbau principle이라고 하며, 이때의 Aufbau는 독일어로 "쌓음, 건축"이라는 뜻으로, 다른 원리처럼 그 이름을 과학자의 이름에서 따온 것이 아니라, 독일어로 '쌓음의 원리'라는 뜻을 가진 Aufbauprinzip에서 가져왔다. 정의[편집]쌓음 원리는 원자, 분자, 또는 이온에서의 전자배치를 결정하기 위해 사용되는 원리이다. 다음과 같은 규칙들을 만족해야 한다.
1, 2번은 파울리의 배타원리, 3번은 훈트의 규칙에 입각한 것이다. 3번에서 홀전자의 수를 최대로 하는 순서로 채워지는 이유는, 전자가 다른 오비탈들을 점유할 때 거리가 더 멀어져 반발력이 최소화되기 때문이다. 홀전자의 스핀방향이 모두 평행한 이유 역시 두 전자가 비교적 덜 겹치게 하기 위함이다. 이는 에너지가 더 낮은 상태로 만들어 안정화시키기 위한 것이다. 에너지 준위[편집]오비탈의 에너지 준위 순서는 주양자수와 부양자수의 합(n+l)이 작은 것의 에너지 준위가 낮으며, 합이 같은 경우 n이 작은 것의 에너지 준위가 낮다. 전자배치 순서 결정 규칙[편집]전자배치는 에너지 준위가 낮은 오비탈부터 차례대로 채워지는 것을 우선으로 한다. 오비탈의 에너지 준위는 총 마디수와 연관되기 때문에, 배치 순서는 원자 오비탈의 총 마디수(n+l)에 기초한다고 볼 수 있다. 오비탈에 전자가 채워지는 순서는 'n+l 규칙'에 의해 결정되며, 이 규칙은 마델룽 에너지 순위 결정 규칙(Madelung rule, Klechkowski rule, Diagonal rule) 등으로 불린다. 에너지 준위와 마디수 사이의 관계에 의해, 낮은 n+l 값을 가지는 오비탈이 높은 n+l값을 가지는 오비탈보다 먼저 채워진다. 이 때 n과 l은 각각 주양자수와 각운동량양자수를 말하며, l=0, 1, 2, 3은 각각 s, p, d, f 오비탈과 같은 의미이다. 두 오비탈의 n+l 값이 같은 경우에는 n값이 작은 오비탈이 먼저 채워진다. 반대로 말하면 n+l이 같은 경우 n이 클수록 에너지 준위가 크다. 전자 배치 규칙의 예외[편집]마델룽 에너지 순위 결정 규칙은 구리, 크로뮴, 팔라듐 등 d오비탈을 포함하는 전이 금속, 란타넘족, 악티늄족에서 예측된 순서가 실험값과 다르게 나타난다. 구리의 경우 마델룽 법칙에 따라 4s 오비탈(n+l=4) 이 3d 오비탈(n+l=5)보다 먼저 채워져 전자 배치가 [Ar]4s2 3d9 일 것으로 예상되나, 실제 전자배치는 [Ar] 4s1 3d10으로 나타난다. 마찬가지로 크로뮴의 경우에도 [Ar]4s2 3d4 이 아니라 [Ar] 4s1 3d5 의 전자배치를 갖는다. (전자 10개가 다 찬 모양뿐만 아니라 홀전자 5개가 차 있는 것도 안정하다. 30번까지의 궤도함수 에너지 계산을 해 보면 E3d와 E4s의 값이 매우 가깝게 예측된다. 하트리 근사(Hartree approximation)와 같은 근사법으로 계산해 보면 K와 Ca에서는 E4s < E3d , Sc 이후의 원소들에서는 E3d < E4s로 예측된다. 이에 의하면 Sc의 전자배치는 [Ar] 3d3 4s0이 되어야 하나, 실제 Sc의 전자배치가 [Ar] 3d1 4s2 라는 것을 보아 개별 궤도함수들의 에너지 외에 전자 배치에 영향을 주는 다른 원인이 있다는 것을 알 수 있다. 전자가 들어간 단전자 궤도함수들의 에너지 합계에 전자들 사이의 정전기적 반발 에너지를 더한 값을 고려하여 에너지를 구해보면 예외구간의 전자배치를 구할 수 있다. 역사[편집]양자론[편집]쌓음 원리는 1920년대 닐스 보어(Niels Bohr)와 볼프강 파울리(Wolfgang Pauli)에 의해 만들어졌고 다음을 뜻한다.
이것은 초기에 양자역학을 전자의 성질에 적용한 것이었고, 물리적인 관점에서 화학적 성질들을 설명하였다. 각각의 전자들은 원자핵의 양전하와 핵에 묶인 전자들의 음전하에 의해 만들어진 전기장의 영향을 받는다. 수소에서는 같은 주 양자수 사이에서 에너지 차이는 거의 없지만, 다른 원자의 최외각 전자에 대해서는 그렇지 않다. 양자역학 이전의 양자론에 의하면, 전자들은 타원궤도를 돌고 있어야 한다. 높은 각운동량을 가진 궤도들은 내부 전자들의 외부의 원형 궤도이지만, 낮은 각운동량을 가진 궤도들은 (s, p 오비탈) 큰 궤도 이심률을 가진다. 따라서 그들은 점점 핵에 가까워지고, 약한 가려진 핵전하를 느낀다. The n+l energy ordering rule[편집]
The n+l energy ordering rule(n+l 에너지 정렬 규칙) 참고 문헌[편집]
|
파울리 배타원리 오비탈 - paulli baetawonli obital
저작권 © 2024 ko.ketajaman Inc.
