[유기화학] 1-3. 원자 구조: 전자 배치 (Atomic structure: Electron Configurations)

 

• 바닥 상태 전자 배치(ground-state elctronic configuration): 어떤 원자의 가장 안정한 전자 배치. 가장 낮은 에너지 배열.
• 전자 배치 규칙

     1. 쌓음 원리(Aufbau principle): 가장 낮은 에너지 오비탈부터 먼저 채운다.

     ex. 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d (주의! 4s가 3d보다 낮다.)

 

     2. 파울리의 배타 원리(Pauli exclusion principle): 한 오비탈에는 두 개의 전자만을 채울 수 있고, 이들은 반대 스핀을 가져야 함. (up and down)

 

     3. 훈트 규칙(Hund’s rule): 에너지 상태가 같은 오비탈에 전자가 채워질 때는 최대한 홀전자 수가 많게 배치되며, 서로 같은 스핀을 가지도록 한다.

 

ex. 탄소는 아래와 같은 바닥 상태 전자배치를 가짐.

 

Problem 1-1. Give the ground-state electron configuration for each of the following elements:

(a) Oxygen (b) Nitrogen (c) Sulfur

 

Answer

*각 오비탈의 전자 수는 위 첨자로 써야 함.

 

 

Problem 1-2. How many electrons does each of the following elements have in its outermost electron shell?

(a) Magnesium (b) Cobalt (c) Selenium

 

Answer

(a) 2 (b) 9 (3d7 4s2) (c) 6 (4s2 4p4)

 

 

+ 추가

전자 배치가 복잡한 원자들의 경우 모든 전자 배치를 표기하지 않고, 직전 비활성 기체 표기와 함께 전자 배치를 나타내기도 한다.

• 네온(Ne)의 전자 배치는 1s2 2s2 2p6, 아르곤 (Ar)의 전자 배치는 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6임.
• 염소(Cl)의 전자 배치는 "1s2 2s2 2p6 3s2 3p5"이지만, 간단하게 "[Ne] 3s2 3p5"라고 표기할 수도 있음.
• 코발트(Co)의 전자 배치는 "1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2"이지만, 간단하게 "[Ar] 3d7 4s2"라고 표기할 수 있음.