전자 껍질의 배치 원리, 진짜 쉽게 정리해드립니다!
전자 껍질의 배치 원리, 진짜 쉽게 정리해드립니다!
📌 목차
전자 껍질이란 무엇인가요?
원자 안에는 중심에 핵이 있고, 그 주변을 전자들이 구름처럼 둘러싸고 있습니다.
이 전자들은 아무 데나 있는 것이 아니라, 정해진 에너지 준위에 따라 ‘전자 껍질’에 위치하게 됩니다.
이 껍질은 우리가 흔히 K, L, M, N 껍질 등으로 부르며, 각각은 에너지 준위에 따라 순서대로 번호가 매겨집니다.
예를 들어, 가장 안쪽 껍질(K)은 에너지 준위가 가장 낮고, 바깥쪽으로 갈수록 에너지가 높아집니다.
오비탈과 전자 배치의 기초 개념
전자 껍질은 다시 세부적으로 ‘오비탈’이라는 공간으로 나뉘는데요, 이 오비탈이 전자가 실제로 존재할 확률이 높은 영역입니다.
s, p, d, f 오비탈이 대표적인데, 각각의 모양과 배치 가능한 전자 수가 다릅니다.
s 오비탈에는 최대 2개의 전자가 들어갈 수 있고, p 오비탈에는 6개, d는 10개, f는 무려 14개까지 가능합니다.
이 오비탈은 전자 껍질마다 존재하는 수가 다르며, 낮은 에너지의 오비탈부터 채워지는 순서가 정해져 있습니다.
전자 배치의 3대 원리
전자 껍질에 전자가 채워지는 방식에는 딱 세 가지 핵심 원칙이 있어요.
1. 아우프바우 원리(Aufbau Principle)
가장 낮은 에너지 오비탈부터 전자를 채운다는 원칙입니다.
즉, 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s... 이렇게 채워집니다.
2. 파울리 배타 원리(Pauli Exclusion Principle)
한 오비탈에는 두 전자까지만 들어갈 수 있으며, 이 전자들은 서로 스핀 방향이 반대여야 합니다.
즉, 한 오비탈에는 +½ 스핀과 -½ 스핀을 가진 전자 하나씩만 들어갈 수 있다는 이야기입니다.
3. 훈트의 규칙(Hund’s Rule)
같은 에너지 준위에 여러 오비탈이 있다면, 전자들은 가능한 한 각 오비탈에 하나씩 들어가고, 나중에 짝을 이룹니다.
예를 들어 p 오비탈에는 3개의 방향성(3개의 오비탈)이 있으므로 전자 3개가 있을 경우, 각각 따로 채운 후에 짝지어집니다.
전자 배치 예시로 완전히 이해하기
이론만 들으면 조금 어려울 수 있어요. 예시로 보면 훨씬 쉽습니다.
예를 들어, 산소 원자(O)의 원자 번호는 8입니다. 즉, 전자가 총 8개라는 뜻이에요.
이 전자들은 다음과 같이 채워집니다:
1s² 2s² 2p⁴
해석하자면, 1s 오비탈에 2개, 2s에 2개, 그리고 2p에 4개가 들어가는 구조입니다.
훈트의 규칙에 따라 2p 오비탈에는 각각의 방향성 오비탈에 전자를 분산시켜 넣고 나머지를 짝지어요.
또 다른 예로, 나트륨(Na)은 원자 번호 11입니다.
전자 배치는 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 로 구성됩니다.
마지막 3s¹의 전자가 반응성을 결정하는 전자입니다. 이런 전자는 ‘최외각 전자’라고 하죠.
더 알고 싶다면? 유용한 외부 자료
전자 배치 원리나 오비탈에 대해 더 깊게 알고 싶다면, 한국교육과정평가원이 만든 과학 개념자료를 확인해보는 것도 좋습니다.
🔗 한국교육과정평가원 과학 자료 보기또한 화학 전자 배열 시뮬레이션은 [PhET 시뮬레이션 사이트](https://phet.colorado.edu/ko/simulation/build-an-atom)에서도 체험해볼 수 있어요.
🔗 PhET 원자 만들기 시뮬레이션 체험하기과학은 어렵지만, 한 걸음씩 배워나가면 재미있어져요!
오늘 배운 전자 껍질의 원리도, 화학의 기초이자 나중에 주기율표를 이해할 때 큰 도움이 됩니다.
잊지 말고 반복해서 보는 것도 중요합니다. 특히 전자 배치 순서를 외우는 게 핵심 포인트랍니다!
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