ㅏ 전기구 는 원자의 영역이다. 전자 그들은 위치하고 있습니다. 보다 정확하게는 전기권은 슈뢰딩거 방정식을 풀어 결정되는 원자 궤도로 구성됩니다. 러더퍼드의 모델에 의해 처음 결정된 전기권은 보어의 원자 모델이 유효한 동안 상당한 발전을 이루었습니다.
전기구는 전자가 (비연속) 에너지를 정의함에 따라 여러 층(또는 에너지 준위)으로 나눌 수 있습니다. 두 개 이상의 전자를 가진 원자의 경우 껍질은 하위 껍질(또는 하위 껍질)로 나뉩니다. 전기권은 원자의 특성을 이해하고 화학 결합의 형성을 이해하는 데 매우 중요합니다.
읽어보세요: 원자는 어떻게 분할되나요?
전기권에 대한 요약
전기권은 전자가 위치한 원자 영역입니다.
슈뢰딩거 방정식의 해법인 원자 궤도함수, 파동함수로 구성되어 있습니다.
그 개념은 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)의 모델에서 시작되었습니다.
전자는 원자핵에 대한 인력으로 인해 전기권에 유지됩니다.
전기권 이해의 주요 발전은 닐스 보어(Niels Bohr) 모델의 개념 중에 일어났습니다.
이는 정의된 에너지 영역인 층(또는 에너지 수준)으로 구성됩니다.
하나 이상의 전자를 가진 원자의 경우 껍질은 하위 껍질(또는 하위 껍질)로 나뉩니다.
전기구는 원자 유사성, 안정성, 원자 반경, 이온화 에너지, 전자 친화력, 결합 형성 이해 화학.
전기권에 관한 비디오 강의
전기권이란 무엇입니까?
전기권은 다음과 같이 정의됩니다. 전자가 위치하는 원자 구조의 영역. 좀 더 깊이 해석하면 슈뢰딩거 방정식의 해인 원자 궤도함수, 파동함수로 구성되어 있다고 합니다. 원자 궤도의 수학적 표현은 제곱되었을 때 주어진 지점에서 전자 위치의 확률 밀도를 나타냅니다.
영형 전기권의 개념이 등장하기 시작한 것은 어니스트 러더퍼드의 원자 모델, 이는 조밀하고 양의 핵 주위를 공전하는 전자를 특징으로 합니다. 나중에 닐스 보어(Niels Bohr)는 양자 역학의 개념을 혼합하여 전기권에 대한 보다 중요한 해석을 가져왔습니다.
전기구의 층
전자는 원자핵에 대한 인력으로 인해 전기권에 유지됩니다. 그러나 이러한 것으로 알려져 있다. 전자는 에너지가 잘 정의된 껍질에 있습니다.. 이러한 층은 에너지 준위라고도 합니다.
이 결론은 분광학 실험 후에 나왔습니다. 예를 들어 기체 H에 전류를 가하면2 낮은 압력에서는 H에 의해 빛이 방출됩니다.2. 이 상태에서 H 이온이 생성됩니다.+ 그리고 전자는 H 이온으로 되돌아갑니다.+ 흥분된(에너지가 공급된) H 종을 형성할 것입니다.+. 과도한 에너지를 완화하기 위해 H 이온+ 전자기 방사선(빛)의 형태로 에너지를 방출하고 H 가스로 재결합2 다시.
백색광이 프리즘을 통과하면 연속 스펙트럼(무지개와 유사)으로 분해된다는 것을 기억하실 것입니다. 그러나 H에서 나오는 빛에서는 같은 현상이 발생하지 않습니다.2: 이러한 방사선이 프리즘을 통과하면 H 방출 스펙트럼에서 정의된 파장의 밝은 선만 관찰됩니다.2, 스펙트럼 선으로 알려져 있습니다.
(잘 정의된 스펙트럼 선이 있는) 요소의 방출 스펙트럼에 대한 해석은 다음과 같습니다. 전자, 원자에서, 어떤 에너지도 제공할 수 없지만 오히려 잘 정의된 양으로 제공됩니다. (소위 에너지 패킷). 전자에 그러한 에너지 제한이 없다면 요소의 방출 스펙트럼은 프리즘을 통과하는 백색광의 방출 스펙트럼과 마찬가지로 연속적일 것입니다.
원소의 각 스펙트럼 선은 에너지 준위로 알려졌습니다. (또는 우리가 말하는 데 더 익숙한 레이어). 이러한 선은 전자 전이로 알려진 에너지 변화 과정에서 전자가 한 허용 에너지 준위에서 다른 허용 에너지 준위로 이동할 때 발생합니다.
전자 전이 동안 전자는 낮은 에너지 준위에서 높은 에너지 준위로 이동합니다. 초기 상태로 돌아갈 때 전자기 복사(빛)를 통해 과잉 에너지를 방출하여 방출된 에너지 값이 다음 방정식으로 정의된 값에 비례하는 스펙트럼 선의 원점입니다. Rydberg.
Johannes Rydberg는 스위스 교수 Johann Balmer의 연구를 기반으로 스펙트럼 선의 추세를 정의하는 방정식을 만든 스웨덴 분광학자였습니다. 각 층의 비에너지는 적절한 슈뢰딩거 방정식을 풀어 정의됩니다.
각 전자층에는 허용되는 전자 수가 있습니다.. 현재 7개의 전자 레이어가 정의되어 있으며 문자 K부터 Q(알파벳 순서) 또는 문자 n(n ≥ 1)으로 식별됩니다. 따라서 레이어 K는 n = 1인 레이어입니다. 껍질당 허용되는 전자 수는 다음 표에 나와 있습니다.
에너지 수준 |
층 |
최대 전자 수 |
1 |
케이 |
2 |
2 |
엘 |
8 |
3 |
중 |
18 |
4 |
N |
32 |
5 |
영형 |
32 |
6 |
피 |
18 |
7 |
큐 |
8 |
수소 원자(H, He와 같이 전자가 1개만 있는 원자)의 경우+, 리2+), 모든 원자 궤도는 동일한 에너지를 갖습니다(우리는 이를 축퇴 궤도라고 부릅니다). 그러나 두 개 이상의 전자를 가진 원자에서는 전자-전자 반발이라는 매우 중요한 효과가 발생합니다. 이 사실의 결과는 각 층의 궤도가 서로 다른 에너지를 갖기 시작하고 따라서 층이 하위 층(또는 하위 수준)으로 설명되기 시작한다는 것입니다.
현재 원자의 경우 각 층은 최대 4개의 하위 수준으로 분해될 수 있습니다., 문자 "s"로 표시됩니다(영어, 날카로운), “p”(영어에서, 기본), “d” (영어에서, 확산) 및 “f”(영어에서, 근본적인).
각 하위 레벨은 계산과 실험을 통해 정의된 최대 전자 수를 지원합니다. "s" 하위 레벨은 최대 2개의 전자를 지원합니다. "p" 하위 수준, 최대 6개의 전자; "d" 하위 수준, 최대 10개의 전자; 그리고 "f" 하위 수준은 최대 14개의 전자입니다. K 레이어는 단일 궤도만 허용하는 유일한 레이어이므로 단일 하위 레벨만 갖습니다.
에너지 수준 |
층 |
하위 수준 |
1 |
케이 |
1초 |
2 |
엘 |
2초, 2p |
3 |
중 |
3초, 3p, 3d |
4 |
N |
4초, 4p, 4d, 4f |
5 |
영형 |
5초, 5p, 5일, 5f |
6 |
피 |
6초, 6p, 6d |
7 |
큐 |
7초, 오후 7시 |
전기구의 기능
각 원자의 전기권 원자의 다양한 특성과 행동을 설명하는 데 사용할 수 있습니다..
원자 반경, 이온 반경, 이온화 에너지 및 전자 친화도와 같은 특성은 전기구의 전자 구성, 보다 구체적으로는 직접적인 결과인 값을 갖습니다. 원자가 껍질이라고 불리는, 이는 실제로 원자 또는 이온의 가장 바깥쪽에 있는 전자 껍질입니다.
ㅏ 주기율표에서 동일한 그룹의 원자 사이의 유사성은 전자 구성의 결과이기도 합니다. 원자가 껍질의. 화학 공정에서는 가능한 한 주기율표에서 같은 족의 원자를 선택합니다. 치환체이며, 이는 이 원자가 층에서 동일한 전자 구성을 갖기 때문에 그럴듯합니다. 원자가의.
로 화학 접착제이온성 및 공유결합성 화합물(분자)을 형성하기 위해 원자 사이에서 발생하는 는 원자의 전기구 사이의 상호작용을 통해서도 발생합니다.
읽어보세요: 슈뢰딩거의 원자 모델 — 양자 역학을 사용하여 원자를 설명하는 방법
전기권과 원자 구조의 관계
언급한 바와 같이 전기권은 전자가 발견될 수 있는 원자 영역을 포함합니다. 보다 구체적으로 전자는 양자 계산에 의해 정의된 에너지를 갖는 원자 궤도에 위치합니다.
전기권은 원자 구조의 가장 큰 영역입니다., 원자핵은 매우 작기 때문입니다. 원자를 축구 경기장으로 생각하면 핵은 경기장 중앙에 있는 공에 해당하고 경기장의 나머지 부분은 전기권에 해당합니다.
그럼에도 불구하고, 질량 측면에서 전기권은 거의 기여하지 않습니다.. 전자의 질량은 양성자와 중성자의 질량보다 약 1836배 작으므로 원자 질량의 거의 대부분이 핵에 집중되어 있다고 말할 수 있습니다.
전기구에 대한 해결된 운동
질문 1
(Facisb 2023) 수소 원자에 대한 보어의 모델에서 전자는 특정 궤도만 차지할 수 있습니다. 이러한 궤도 중 일부가 그림에 표시되어 있으며, 여기서 n은 각 궤도에서 전자가 갖는 에너지 수준을 나타냅니다.
수소 원자에서 전자는 n = 5인 궤도에 있다고 생각해 보세요.
보어 모델에 따르면, 이 전자는 다음과 같은 경우에만 전자기 복사의 형태로 에너지를 방출합니다.
(A) n이 6인 궤도로 전환한다.
(B) n = 5인 궤도에 남아 있습니다.
(C) n이 5보다 큰 임의의 궤도로의 전환.
(D) n이 5보다 작은 임의의 궤도로의 전환.
(E)는 원자에서 방출되어 이온화됩니다.
답: 문자 D
전자가 외부 껍질에 있을 때 에너지가 낮은 내부 껍질로 되돌아오면 전자파(빛)의 형태로 과도한 에너지를 방출합니다. 따라서 n = 5에 존재하는 전자가 내부 껍질로 전이할 때만 빛이 발생합니다.
질문 2
(Uerj 2019) 최근 과학자들은 고압에서 분자 수소를 압축하여 금속 수소를 생산하는 데 성공했습니다. 이 원소의 금속 성질은 주기율표 1족의 다른 원소와 동일합니다.
이러한 유사성은 다음 요소에 해당하는 가장 활발한 하위 수준과 관련이 있습니다.
(A) ns1
(B) n.p.2
(C) 나3
(디) nf4
답: 문자 A
수소 원자는 첫 번째 수준, 하위 수준 "s"(1s)에 위치한 전자 하나만 가지고 있습니다.1). 주기율표의 1족에서 발견되는 한 가지 이유는 이 족의 다른 모든 화학 원소가 원자가 껍질이 동일한 유형(ns)을 갖는 원자를 갖기 때문입니다.1). 따라서 유사한 원자가층으로 인해 수소가 이러한 금속 형태로 생성될 수 있었습니다.
출처:
칸토, E. 엘.; 레이테, L. 엘. W.; 칸토, L. W. 화학 - 일상생활에서. 1. 에드. 상파울루: 모데르나, 2021.
앳킨스, P.; 존스, L.; 레이버먼, L. 화학의 원리: 생명과 환경에 대한 질문. 7. 에드. 포르투 알레그레: 북맨, 2018.
앳킨스, P.; 드 폴라, J.; 킬러, J. 앳킨스의 물리화학. 11 판. 옥스퍼드: 옥스포드 대학 출판부, 2018.