전자 구성과 양자수의 비디오 안내
테이블 목차
- 소개
- spdf 서브레벨
- 에너지 레벨과 서브레벨
- s 서브레벨
- p 서브레벨
- d 서브레벨
- f 서브레벨
- 양자수
- 주 양자수 (n)
- 부양자수 (l)
- 자기양자수 (ml)
- 스핀양자수 (ms)
- 양자수 식별하기
- 예제 1: 3p5 전자
- 예제 2: 4d4 전자
- 예제 3: 5f13 전자
- 폴리의 배타 원리
- 전자 배치
- 인산소의 전자 구성
- 전자 구성 표기법
- 전자 관련 질문
spdf 서브레벨과 전자 배치
1. 소개
이 비디오에서는 spdf 서브레벨과 전자 배치에 대해 이야기하겠습니다. 전자의 에너지 레벨과 서브레벨에 대해 알아야 하는 것은 s 서브레벨은 구 형태인 구처럼 생겼고, p 서브레벨은 투구 모양으로 그릴 수 있다는 점, d 서브레벨은 식초의 릴리프 모양과 같다는 점, 그리고 f 서브레벨은 다양한 독특한 모양을 가진다는 점입니다. 하지만, 여기에 대해 자세히 언급하고 싶지 않습니다. 중요한 점 몇 가지는 에너지 레벨의 수가 서브레벨의 수와 동일하다는 점이며, n이 1일 때 s 서브레벨이 하나 있고, n이 2일 때 s와 p 서브레벨이 두 개, n이 3일 때 s, p, d 서브레벨이 각각 세 개, 그리고 n이 4일 때 s, p, d, f 서브레벨이 각각 네 개이다는 것입니다.
2. spdf 서브레벨
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2.1 s 서브레벨
s 서브레벨은 최대 2개의 전자를 담을 수 있습니다. 또한, 각 오비탈은 최대 2개의 전자를 담을 수 있다는 점을 알아두세요. 따라서 s 서브레벨은 하나의 오비탈을 가지고 있습니다. 주기율표에서 s 블록은 실제로 1열과 2열, 즉 그룹 1과 그룹 2에 해당합니다.
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2.2 p 서브레벨
p 서브레벨은 최대 6개의 전자를 담을 수 있습니다. 주기율표에서 p 블록은 13그룹부터 18그룹까지에 해당하는데, 이는 6개의 요소를 볼 수 있습니다. 각 오비탈은 최대 2개의 전자를 담을 수 있는데, 그 이유는 p 서브레벨은 세 개의 오비탈을 가지고 있기 때문입니다.
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2.3 d 서브레벨
d 서브레벨은 최대 10개의 전자를 담을 수 있습니다. d 블록에 속하는 원소는 아연(Zn), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등이 있는데, 이들은 3d 서브레벨에 속합니다. 주기율표를 살펴보면 이러한 원소는 10개가 있습니다. d 서브레벨은 오비탈당 2개의 전자를 담을 수 있는데, 이는 l이 2로 변동한다는 것을 나타냅니다.
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2.4 f 서브레벨
f 서브레벨은 최대 14개의 전자를 담을 수 있습니다. f 서브레벨은 결이라고 부르는 7개의 오비탈을 가지고 있으며, 각 오비탈은 한 개씩의 전자로 채울 수 있습니다.
💡 팁: p 블록 원소의 전자 구성 패턴은 팩마리언(파리의 마리앙)이라는 기억법으로 기억할 수 있습니다. 파라볼라-미사-리어미-인디민-아토민-슈로민-기산. (P, As, Sb, Bi, Tl, Pb, Po) 이 패턴에서 p 서브레벨의 팀원들을 구성하게 됩니다.
에너지 레벨과 서브레벨
전자의 에너지 레벨은 전자 궤도의 크기와 비례합니다. 에너지 레벨이 증가함에 따라 전자가 더 멀리 위치하게 되고, 그 크기도 커집니다. n 값이 1일 때는 첫 번째 에너지 레벨을 나타내며, 이는 s 서브레벨을 포함합니다. n 값이 2이면 두 번째 에너지 레벨을 나타내며, 이는 s와 p 서브레벨을 포함합니다. 이와 같은 방식으로 n 값이 증가함에 따라 에너지 레벨과 서브레벨의 수도 증가합니다.
에너지 레벨과 서브레벨은 전자의 배치와 화학적 성질에 영향을 미칩니다. 이러한 속성들은 반응과 원자의 구조에 대한 이해에 중요한 역할을 합니다.
양자수
8.1 주 양자수 (n)
주 양자수인 n은 에너지 레벨을 나타냅니다. 전자가 존재하는 셸(궤도)의 크기와 에너지를 결정합니다. 주 양자수가 증가할수록 에너지 레벨이 커지고 전자의 원자 내에서의 거리가 멀어집니다.
8.2 부양자수 (l)
부양자수인 l은 서브레벨을 나타냅니다. s, p, d, f와 같은 서브레벨은 특정한 값을 가지는 l 값을 가지며, s일 때는 0, p일 때는 1, d일 때는 2, f일 때는 3입니다.
8.3 자기양자수 (ml)
자기양자수인 ml은 오비탈을 나타냅니다. 오비탈의 형태와 위치를 설명하는 데 사용되며, 특정한 서브레벨에서는 특정한 값을 가집니다. s 서브레벨은 0, p 서브레벨은 -1, 0, 1, d 서브레벨은 -2, -1, 0, 1, 2, f 서브레벨은 -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3으로 자기양자수가 변화합니다.
8.4 스핀양자수 (ms)
스핀양자수인 ms는 오비탈 안의 전자의 스핀을 나타냅니다. 전자는 스핀이 위를 향하는 '위쪽 화살표'를 나타내는 스핀 양자수 값인 +1/2 또는 스핀이 아래를 향하는 '아래쪽 화살표'를 나타내는 스핀 양자수 값인 -1/2를 갖습니다.
양자수를 식별하는 방법은 예제를 통해 알아보겠습니다.
양자수 식별하기
9.1 예제 1: 3p5 전자
주어진 양자수는 다음과 같습니다: n = 3, l = 1, ml = 0, ms = -1/2
n 값에 따라 주 양자수가 3이므로, 우리는 3번째 에너지 레벨을 나타내는 것을 알 수 있습니다. l 값이 1이므로, 이 전자는 p 서브레벨에 속합니다. ml 값이 0이므로, 이 전자는 ml이 0인 오비탈에 위치합니다. 마지막으로, ms 값이 -1/2이므로, 이 전자는 아래쪽 화살표를 나타내는 스핀을 갖습니다.
따라서, 이 전자는 3p5 전자임을 알 수 있습니다.
9.2 예제 2: 4d4 전자
주어진 양자수는 다음과 같습니다: n = 4, l = 2, ml = 1, ms = +1/2
n 값에 따라 주 양자수가 4이므로, 우리는 4번째 에너지 레벨을 나타내는 것을 알 수 있습니다. l 값이 2이므로, 이 전자는 d 서브레벨에 속합니다. ml 값이 1이므로, 이 전자는 ml이 1인 오비탈에 위치합니다. 마지막으로, ms 값이 +1/2이므로, 이 전자는 위쪽 화살표를 나타내는 스핀을 갖습니다.
따라서, 이 전자는 4d4 전자임을 알 수 있습니다.
9.3 예제 3: 5f13 전자
주어진 양자수는 다음과 같습니다: n = 5, l = 3, ml = 2, ms = -1/2
n 값에 따라 주 양자수가 5이므로, 우리는 5번째 에너지 레벨을 나타내는 것을 알 수 있습니다. l 값이 3이므로, 이 전자는 f 서브레벨에 속합니다. ml 값이 2이므로, 이 전자는 ml이 2인 오비탈에 위치합니다. 마지막으로, ms 값이 -1/2이므로, 이 전자는 아래쪽 화살표를 나타내는 스핀을 갖습니다.
따라서, 이 전자는 5f13 전자임을 알 수 있습니다.
폴리의 배타 원리
폴리의 배타 원리는 서로 다른 두 전자가 동일한 네 개의 양자수 세트를 가지지 않는다는 원리입니다. 각 전자는 고유한 네 개의 양자수 세트를 가지며, 이 세트에 따라 서로 구별될 수 있습니다. 따라서 주어진 네 개의 양자수로 어떤 전자를 식별할 수 있습니다.
전자 배치
11.1 인산소의 전자 구성
인산소를 예로 들어보겠습니다. 인산소는 전자 수가 15인 원소입니다. 전자 구성을 쓰기 위해, 우리는 지수를 모두 더하여 원자 번호와 일치시켜야 합니다. 알았으나, s 서브레벨은 2개의 전자를 가질 수 있고, p 서브레벨은 6개의 전자를 갖습니다. d와 f 서브레벨은 각각 10개와 14개의 전자를 가질 수 있습니다. 따라서 전자의 수가 15개가 될 때까지 이들 값들을 더해야 합니다.
인산소의 전자 구성은 다음과 같습니다:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
11.2 전자 구성 표기법
전자 구성을 더 간결하게 표현하기 위해 전자 구성 표기법을 사용할 수 있습니다. 전자 구성을 단축형으로 표현하기 위해 가장 가까운 이전 특정 셸로부터의 전자 배열을 나타내는 기호를 사용합니다. 인산소의 전자 구성을 단축형으로 나타내면 [He] 2s2 2p6 3s2 3p3가 됩니다.
11.3 전자 관련 질문
Q: 인산소에는 얼마나 많은 s 전자가 있나요?
A: 인산소에는 6개의 s 전자가 있습니다. 전자 구성을 통해 1s2 와 2s2 를 합치면 6개의 s 전자가 있음을 알 수 있습니다.
Q: 인산소에는 얼마나 많은 p 전자가 있나요?
A: 인산소에는 5개의 p 전자가 있습니다. 전자 구성을 통해 2p6 과 3p3 를 합치면 5개의 p 전자가 있음을 알 수 있습니다.
이 외에도 양자수와 전자 배치에 대한 질문이 있으시다면 언제든지 물어보세요!
자료 출처
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