WEBVTT

00:00:02.137 --> 00:00:05.514
이전 강의에서는 일차 이온화 에너지만 다루었는데요

00:00:05.525 --> 00:00:08.432
이번에는 일차 이온화에너지와 이차 이온화에너지를 비교해 볼게요

00:00:09.201 --> 00:00:11.793
리튬을 예로 들겠습니다

00:00:12.584 --> 00:00:18.432
리튬은 원자번호 3번이구요 3개의 양성자를 갖고 있어요

00:00:19.141 --> 00:00:25.191
중성의 리튬은 양성자와 전자의 개수가 같아야해요

00:00:25.992 --> 00:00:28.583
그러면 3개의 전자가 있겠지요

00:00:29.222 --> 00:00:32.900
1S에 두개 2S에 하나가 채워져 있겠네요

00:00:33.344 --> 00:00:36.313
1S 오비탈에 두개가 채워져있고

00:00:36.843 --> 00:00:41.373
나머지 전자하나는 2S 오비탈에 있겠네요

00:00:41.783 --> 00:00:45.661
이게 가장 간단하게 중성리튬을 나타낼 수 있겠네요

00:00:46.192 --> 00:00:50.282
에너지를 가해서 이 전자를 떼어내버릴게요

00:00:50.782 --> 00:00:54.961
이 에너지를 일차 이온화에너지 라고 부르지요

00:00:56.022 --> 00:01:03.313
일차 이온화에너지는 약 520KJ/mol 입니다

00:01:03.812 --> 00:01:06.480
전자를 하나 떼어내게 되면

00:01:06.982 --> 00:01:10.542
더이상 중성인 리튬원자가 아니에요

00:01:10.844 --> 00:01:13.573
리튬 이온이 되는것이지요

00:01:13.843 --> 00:01:17.982
양성자는 +3이고 전자는 2개밖에 없어요

00:01:18.481 --> 00:01:20.482
한개를 떼어냈으니까 두개가 되겠지요

00:01:20.893 --> 00:01:24.072
+3 -2 = +1 이므로 Li+ 이온이 되겠네요

00:01:24.451 --> 00:01:27.364
그러면 1S 오비탈에 두 개의 전자 밖에 없겠네요

00:01:27.634 --> 00:01:30.303
2S 오비탈에 있던 전자를 떼어냈기 때문이죠

00:01:30.742 --> 00:01:39.126
더 많은 에너지를 줘서 전자를 하나 더 떼어내보죠

00:01:40.153 --> 00:01:44.961
이 전자를 떼어내볼게요

00:01:45.292 --> 00:01:51.262
그러면 이걸 2차이온화 에너지라고 부를게요

00:01:51.914 --> 00:01:55.143
IE2 라고 표시할게요

00:01:55.701 --> 00:01:58.823
이 값은 약 7298KJ/mol 이에요

00:01:59.200 --> 00:02:02.260
두번째 전자를 떼어내면

00:02:02.731 --> 00:02:05.232
역시 양성자는 +3이고

00:02:05.854 --> 00:02:10.052
전자 하나만 남게 되겠지요

00:02:10.552 --> 00:02:15.053
그러면 Li2+가 되겠어요

00:02:15.464 --> 00:02:17.022
왜냐면 +3 -1 = +2 이기 때문이죠

00:02:17.491 --> 00:02:23.613
Li 2+의 전자배치는 1S 에 전자 하나만 있겠네요

00:02:25.644 --> 00:02:31.252
일차 이온화 에너지와 이차 이온화 에너지는
큰 차이가 있다는 것을 알 수 있어요

00:02:31.613 --> 00:02:34.673
520 대 7298 이죠

00:02:35.403 --> 00:02:40.221
왜 이렇게 큰 차이를 보이는지 알아보죠

00:02:42.961 --> 00:02:46.481
3개의 요소로 분석해 볼게요

00:02:46.964 --> 00:02:51.251
첫번째는 핵전하량 이에요

00:02:51.572 --> 00:02:54.603
핵에 있는 양성자의 전하량을 말해요

00:02:54.964 --> 00:02:57.373
중성 리튬을 보면

00:02:57.751 --> 00:03:00.403
핵에는 +3의 전하를 띱니다

00:03:00.862 --> 00:03:05.953
+3의 전하량만큼 이 전자를 끌어 당기게 되는 것이지요

00:03:06.335 --> 00:03:10.621
Li + 양이온을 보면 비슷한 상황이죠

00:03:11.001 --> 00:03:18.453
역시 3개의 양성자가 있어서 +3의 전하량으로 끌어 당기는 것이죠

00:03:18.772 --> 00:03:28.623
같은 숫자의 양이온이 있기 때문에 더 영향력이 큰 요소를 고려해야 해요

00:03:29.092 --> 00:03:33.213
두번째로 전자가리움을 고려해 보죠

00:03:33.531 --> 00:03:37.121
shielding 은 screening 이라고도 하죠

00:03:37.474 --> 00:03:41.653
가리움 효과를 고려해 볼게요

00:03:41.973 --> 00:03:46.233
더 안쪽 오비탈에 있는 전자를 생각해보면

00:03:46.581 --> 00:03:52.913
이 두 전자가 안쪽오비탈에 있는 전자가 되겠어요

00:03:53.112 --> 00:03:58.672
이 두 전자는 바깥쪽에 있는 전자를 밀어내게 됩니다

00:03:58.913 --> 00:04:00.582
이 쪽 전자도 밀어내게 되구요

00:04:01.913 --> 00:04:08.913
전자의 반발력 때문에 핵의 전하량을 덜 느끼게 되는 것이죠

00:04:09.203 --> 00:04:15.582
+3의 핵전하량을 다 못느끼는 것이죠

00:04:18.521 --> 00:04:23.780
유효 핵전하를 생각하려면 양성자의 전하량에서

00:04:24.081 --> 00:04:32.311
1S 오비탈에서 가리는 두 전자를 빼주면 됩니다

00:04:32.673 --> 00:04:35.582
그러면 유효핵전하는 +1 정도가 되겠네요

00:04:35.964 --> 00:04:41.051
그러면 이 핑크색의 전자는 +3의 전하량이 아니라

00:04:41.206 --> 00:04:46.463
+1 정도의 전하량으로 느끼게 된다는 것이지요

00:04:46.703 --> 00:04:49.372
실제 계산은 약 1.3 정도로 나옵니다

00:04:49.733 --> 00:05:00.524
가리움 효과를 적용하면 모든 핑크색의 전자가 느끼는 전하량을 감소시킵니다

00:05:00.902 --> 00:05:09.964
이 쪽 전자로 넘어오게 되면

00:05:10.253 --> 00:05:12.541
같은 상황이 아닌것이죠

00:05:12.963 --> 00:05:15.662
가릴수 있는 전자가 적어지게 됩니다

00:05:15.993 --> 00:05:19.071
같은 오비탈의 이 전자는 조금 덜 반발하게 됩니다

00:05:19.570 --> 00:05:29.373
그래서 +3의 핵전하량을 다 느끼지 못하지만

00:05:29.693 --> 00:05:37.372
이전 상황보다는 더 많이 느끼게 되면서 강한 인력이 작용하게 되죠

00:05:37.632 --> 00:05:40.902
그래서 이 핑크색의 전자를 붙들고 있으려고 하고

00:05:41.192 --> 00:05:43.994
더 많은 에너지를 필요로 하게 되는거죠

00:05:44.403 --> 00:05:57.663
가리움 효과는 일차이온화에너지 보다 
이차이온화에너지가 큰 이유를 말해주고 있어요

00:05:58.223 --> 00:06:06.922
마지막 요소로는 핵에서 핑크색 전자가 떨어진 거리입니다

00:06:07.274 --> 00:06:14.892
이 전자는 두번째 에너지 준위 만큼 떨어져 있어요

00:06:15.331 --> 00:06:19.091
이 전자 보다 더 멀리 떨어져 있게 됩니다

00:06:19.280 --> 00:06:22.923
이 전자는 1S 오비탈에 해당하는 에너지 준위에 있어요

00:06:23.274 --> 00:06:26.743
이 쪽 거리가 더 짧게 되는 것이죠

00:06:27.061 --> 00:06:32.321
가까이 있는 전자가 핵전하량을 더 많이 느낄수 있겠지요

00:06:32.712 --> 00:06:36.092
이는 쿨롱의 법칙으로 설명할 수 있어요

00:06:36.412 --> 00:06:38.591
인력이 증가하게 되니까

00:06:38.912 --> 00:06:43.592
그 인력을 끊으려는 에너지가 더 많이 들겠지요

00:06:43.882 --> 00:06:47.821
그래서 이차이온화에너지가 더 크게 되겠네요

00:06:48.352 --> 00:06:51.974
이것도 이온화에너지의 증가를 설명할수 있겠어요

00:06:52.413 --> 00:06:56.942
거리가 짧으면 더 많은 에너지를 들게 한다는 것이죠

00:06:57.212 --> 00:07:00.821
이게 또다른 이유가 될 수 있겠네요

00:07:01.061 --> 00:07:12.821
Li +가 되는 것이 Li2+가 되는 것보다 어렵다는 것이겠죠

00:07:15.151 --> 00:07:32.351
각 이온의 이온화 에너지를 보면
어떤 이온이 형성되기 쉬운지 알 수 있을겁니다