Electron Configurations 2

니켈의 전자배치에 대해 알아봅시다.

바로 여기에 있네요

니켈은 전자가 28개 있습니다.

전자가 어떤 전자껍질과 오비탈에 들어가는지
확인해 봅시다.

전자가 어떤 전자껍질과 오비탈에 들어가는지
확인해 봅시다.

28개의 전자

우리가 배운 것에 의하면,

이 구역은 's구역' 입니다.

s 구역의 오비탈에 대해서 말할 때는

헬륨이 수소 옆에 위치한다고 가정합니다.

여기는 d 구역입니다.

여기는 p 구역입니다.

먼저 에너지가 가장 낮은 전자들부터 채워봅시다.

순차적으로, 또는 역순행적으로
배열할 수 있습니다.

순차적으로 배열을 하자면 , 먼저 1s 오비탈에

전자 2개를 채웁시다(1s^2)

지금 니켈의 전자배치를 하고 있습니다.

1s 오비탈을 전자 2개로 채웁니다(1s^2)

그 다음엔 2s 오비탈을 채웁니다(2s^2)

^2 표시는 그 오비탈(= 전자 부껍질) 에
전자 2개를 넣는다는 것을 의미합니다.

^2 표시는 그 오비탈(= 전자 부껍질) 에
전자 2개를 넣는다는 것을 의미합니다.

^2 표시는 그 오비탈(= 전자 부껍질) 에
전자 2개를 넣는다는 것을 의미합니다.

각 껍질을 다른 색으로 나타내겠습니다.

2s^2

다음엔 2p 오비탈을 채웁니다(2p^6)

다음엔 2p 오비탈을 채웁니다(2p^6)

2p^6

지금까지 10개의 전자를 채웠습니다.

지금까지 10개의 전자를 채웠습니다.

이런 식으로 하면 되는거죠

이제 3번째 전자껍질로 가봅시다.

3s 오비탈에 2개의 전자를 채웁니다(3s^2)

니켈에 대해 얘기하고 있으므로
3s^2 로 간다는 것을 기억하세요

3s^2

다음엔 3p 오비탈을 채웁니다

3p^6

3p^6

주기율표에서 3번째 주기의 이부분이 3p입니다

6개가 있지요

4번째 전자껍질로 갑시다

노란색으로 표시할게요

4s 오비탈을 채웁니다 (4s^2)

4s^2

이제 d 구역에 왔습니다.

d 구역엔 8개의 전자가 채워집니다

(원래 d구역은 전자 10개까지 채울 수 있지만 니켈의 경우 전자가 8개밖에 안 남아서 8개의 전자를 채웁니다)

그래서 d^8이 됩니다

헷갈리면 안되는게, 4d 오비탈이 아니라

뒤로 가서 3번째 전자껍질을 채울 것이므로

3d 오비탈을 채워 전자배열이 3d^8이 됩니다

그래서 여기에 3d^8 이라고 쓰면 됩니다

이 순서대로 에너지가 가장 낮은 전자부터

에너지가 가장 높은 전자까지 오비탈에 채웁니다

여기서 주목할 것은 에너지가 가장 높은 전자들이

여기서 주목할 것은 에너지가 가장 높은 전자들이

세번째 전자껍질(3d^8)에 채워져 있다는 것입니다

d 구역의 오비탈을 표기할 땐
그 구역이 있는 주기에서

1을 뺀 값을 d 구역 앞에 씁니다

지금 주기율표의 4번째 주기에 있으므로

지금 주기율표의 4번째 주기에 있으므로

4-1 은 3을 해 3d^8로 나타냅니다

이 식이 니켈의 전자배치를 나타냅니다

가장 바깥에 있는 전자껍질에 존재하는 전자인

원자가전자가 몇인지 알고 싶다면

앞의 숫자가 가장 높은 오비탈에 있는
전자의 수를 더합니다 (이 경우는 4s^2에서 2개)

이 전자들이 반응을 할 것 입니다

이 전자들이 높은 에너지 상태에 있긴 하지만

원자가전자가 반응에 참여하는 이유는
원자가 전자가 다른 전자보다

원자가전자가 반응에 참여하는 이유는
원자가 전자가 다른 전자보다

핵으로부터 멀리 떨어져 있을 확률이
크기 때문입니다

4s 오비탈의 전자가 3d 오비탈의 전자보다 멀리
떨어져있을 확률이 높다는 거죠

이 방법말고 니켈의 전자배치를 확인할 수 있는
다른 방법에 대해 알아봅시다

아마도 다른 화학 수업에서 다뤄진 것입니다

하지만 저는 방금 했던 그 방식을 좋아합니다

왜냐하면 주기율표를 보고 익숙해진다면
전자배치를 유추할 수 있어서

어떻게 다른 원소들이 서로 반응을 할 지

직감적으로 알게 될 것입니다

니켈은 중성원자일 때 28개의 전자를 가집니다

28개의 전자를 가지는 이유는

중성원자는 원자번호인 양성자의 수와
동일한 개수의 전자를 가지기 때문입니다

중성원자는 원자번호인 양성자의 수와
동일한 개수의 전자를 가지기 때문입니다

즉, 28은 양성자의 수를 나타냅니다

즉, 28은 양성자의 수를 나타냅니다

니켈 원자가 중성이라고 가정을 해서
전자의 수를 똑같이 만들어줍시다

니켈 원자가 중성이라고 가정을 해서
전자의 수를 똑같이 만들어줍시다

원자가 언제나 중성인 것은 아닙니다

하지만 전자 배치를 할 땐 주로
중성원자의 배치를 나타내죠

하지만 전자 배치를 할 땐 주로
중성원자의 배치를 나타내죠

니켈이 중성원자여서
전자가 28개 있다고 가정합시다

니켈이 중성원자여서
전자가 28개 있다고 가정합시다

먼저 전자껍질을 씁시다

1,2,3,4

윗쪽에 s, p, d를 씁시다

f까지 가지는 않겠습니다

하지만 f, g, h를 계속 써도 됩니다

먼저 1s 오비탈을 채운 후 2s 오비탈을 채우고

2p 오비탈을 채우고, 3s 오비탈을 채울 것입니다

3p 도

한 번 그려보죠

이것들이 주기에 존재하는 껍질 입니다

초록색으로 껍질을 표시합니다

지금 오비탈을 채우는 순서대로
그리고 있지 않습니다

그냥 그 오비탈들이 존재한다는 것을 나타냅니다

3f 오비탈은 존재하지 않지만

4f 오비탈은 존재합니다

선을 그려서 정돈할게요

깔끔해 보이도록

오비탈을 채우는 순서는
대각선을 그어서 확인합니다

먼저 s 껍질을 이렇게 채우고

다음은 이렇게 채웁니다

계속해서 대각선을 그어보겠습니다

계속해서 대각선을 그어보겠습니다

계속해서 대각선을 그어보겠습니다

s 오비탈엔 전자 2개, p 오비탈은 전자 6개,

이 경우엔 d 오비탈엔 전자 10개가 들어갈 수
있다는 걸 알고 있어야 합니다

f 오비탈에 대해선 나중에 생각해도 되지만,

주기율표의 f 구역을 보면 f 오비탈에 몇개의 전자가 들어갈 수 있는지 확인 할 수 있습니다

그렇게 채워넣으면 됩니다

니켈은 28개의 전자를 가지므로

첫번째 오비탈인 1s^2를 채웁시다

1s^2

1s^2

1p 오비탈은 존재하지 않으므로 2s^2 를 채웁시다

2s^2

다른 색으로 나타낼게요

그런 후에 여기, 2s^2

여기 바로 이거죠

위로 가서 이 대각선과 만나는 2p^6을 채웁니다

위로 가서 이 대각선과 만나는 2p^6을 채웁니다

이 방법에선 얼마나 많은 전자를 다루고 있는지
기억하고 있어야 합니다

이 방법에선 얼마나 많은 전자를 다루고 있는지
기억하고 있어야 합니다

지금 10까지 했네요

2p 오비탈을 다 썼습니다

대각선이 3번째 껍질을 가리키므로

대각선이 3번째 껍질을 가리키므로

3s 오비탈을 채웁시다 (3s^2)

다음은 어디로 갈까요 ?

3s^2

옆에 있는 대각선을 따라가봅시다

여긴 아무 것도 없구요

이곳에 뭔가가 있네요

3p 오비탈을 채웁시다 (3p^6)

그 다음은 4s 오비탈을 채울 차례입니다

4s^2 로 갑니다

바로 다음에 채워야 하는건 뭘까요 ?

다시 맨 위로 가 대각선을 따라갑시다

3d 오비탈을 채우려고 하는데

전자가 몇 개 남아 있을까요 ?

3d 로 가봅시다

3d

지금까지 우리는 몇개를 썼죠 ?

2 더하기 2는 4

4 더하기 6은 10

10 더하기 2는 12

12 더하기 6은 18

18 더하기 2는 20

총 20개의 전자를 채워 넣었으므로,
배치해야 할 전자가 8개 남았습니다

그리고 3d 부껍질은 우리가 필요로 하는
8개를 충족하므로, 3d^8 을 갖게 됩니다

첫 번째 방법을 썼을 때와 동일한 배치가 나옵니다

첫 번째 방법을 썼을 때와 동일한 배치가 나옵니다

저는 첫 번째 방법을 더 선호하는데요

주기율표를 계속 봐서 모든 원소가 어디있는지

약간의 직감으로 잡을 수 있고

전자껍질을 채우면서 얼마나 많은 전자를 썼는지
기억할 필요도 없습니다

전자껍질을 채우면서 얼마나 많은 전자를 썼는지
기억할 필요도 없습니다

그렇죠 ?

이 방법은 전자를 계속 세야 하고

복잡한 표를 그려야 합니다

이 방법은 그냥 주기율표를 이용하면 됩니다

중요한 건 뒤에서부터
전자를 배치할 수 있다는 것입니다

이 방법은 꼭 계산을 해야지만

가장 에너지가 높은 전자의 배치는 3d^8이고

에너지가 가장 높은 전자껍질에 있는 전자의 배치가 4s^2일거라는 걸 확인 할 수 있습니다.

복잡한 과정을 거치지 않고 알아내는 것은
불가능합니다

복잡한 과정을 거치지 않고 알아내는 것은
불가능합니다

하지만 이 방법을 이용하면, 바로 이렇게 할 수 있죠

원소 Zr의 원자가 전자를 찾고 싶다고 하면

원소 Zr의 원자가 전자를 찾고 싶다고 합시다

Zr의 전자배치를 전부 다 써서 확인할 수도 있지만

Zr의 전자배치를 전부 다 써서 확인할 수도 있지만

가장 높은 에너지의 전자나 전자 껍질이 중요하므로

가장 높은 에너지의 전자나 전자 껍질이 중요하므로

주기율표를 보면 바로 2d 를 채운다고 알 수 있고

d 의 경우 한 계단 아래로 가야 하니까

이것은 4d^2 라고 말 할 수 있습니다

맞나요 ?
5번 주기이므로

맞나요 ?
5번 주기이므로

4d^2 가 되는 것입니다

4d^2

그러고나서, 그 전에

5개의 s^2 전자를 채웁니다

5s^2

그런 후, 역방향으로 계속 하면 됩니다

4p^6 을 채웁니다

4p^6

4p^6 을 채우기 전에

d 에는 10개가 남아있습니다

하지만 이건 뭐죠 ?

4 주기에 있지만 d 구역은 주기 -1 을 해야 하므로

그래서 3d^10 이 됩니다

3d^10

그러고나서 4s^2 가 있구요

점점 복잡해 지는군요

여기에 한 번 써볼게요

4d2 가 있고

2개가 여기 있죠

그리고 5s^2 가 있습니다

5s^2

다음은 4p^6 가 있고

여기 있지요

3d^10 이 있네요

4 - 1 은 3d^10 임을 기억하세요

그리고 4s^2 가 있습니다

이런 식으로 거꾸로 계속 해나가는 겁니다

역순행적으로 진행하는게 좋을 때는

어느 전자가 가장 높은 에너지 껍질에 있는지를
바로 알 수 있을 때 입니다

저는 가장 높은 에너지 껍질에
이 5개를 가지고 있습니다

그리고 이곳에 채워놓은 이 2개가

실제로 가장 높은 에너지 껍질에 있습니다

이것들은 가장 에너지가 높은 전자들이 아닙니다

이것들이 가장 에너지가 높은 전자들 입니다

하지만 이것들은 핵에서 가장 멀리 있을
가능성이 높아서

하지만 이것들은 핵에서 가장 멀리 있을
가능성이 높아서

반응을 할 것으로 예상됩니다

그래서 이것들이 대부분의 화학 연구에서
중요한 역할을 합니다

그래서 이것들이 대부분의 화학 연구에서
중요한 역할을 합니다

그리고 한가지 더 짚고 넘어갈 것은

전자는 이 통을 채우고 있고

이 통에 머무른다는 점입니다

하지만 일단 원자를 전자로 채우면

얌전하게 행동하지 않습니다

오비탈들 사이를 뛰어다니고 서로 뒤섞이면서

예측 불가능한 각종 미친 짓을 하는거죠

하지만 이런 방법 덕분에
전자에게 무슨 일이 일어나는지 알 수 있습니다

하지만 이런 방법 덕분에
전자에게 무슨 일이 일어나는지 알 수 있습니다

대부분의 연구들에서 오비탈들이

그들자신에게 어느 정도 머무르려고 하는 방식으로 반응합니다

여하튼 이 강의의 주제는

어떻게 전자 배치를 하는가에 대해 알려주는 것인데

이것은 나중에 사물들이 어떻게
상호작용하는지 아는데

매우 유용하기 때문입니다

그리고 무엇보다 유용한 것은

최외곽 껍질에 있는 전자가 무엇인지

원자가 전자가 무엇인지를 아는 것입니다