[📃칼럼] 오비탈 찢기 (1)

[이중슬릿의간섭..(doubleslit1801)]

오비탈은 암기하는 게 아니다. -앙리 루이 르 샤틀리에

암기 없이, 심지어 어떤 원소인지 생각도 안 하고 오비탈 문제를 풀어 보자.

중성 원자에서 전자의 개수와 원자 번호가 같은 것은 자명하다.

오비탈 찢기는 전자의 개수(=원자 번호)를 s오비탈의 전자와 p오비탈의 전자로 나누어서 표기하는 것이다.

정확히는 [s오비탈의 전자+2p오비탈의 전자+3p오비탈의 전자...]로 표기하는 것인데, 일단 밑의 표를 보자.

1번부터 20번까지의 표기법이다. 구성 원리는 다음과 같다.

3)과 5)는 같은 주 양자수에서 p오비탈은 3개가 존재하며 따라서 전자가 최대 6개 들어갈 수 있다는 뜻이다.

+0은 대체 무엇인지에 대한 의문이 생길 수 있다. +0은 주 양자수를 맞춰주기 위해 넣은 값이다.

예를 들어, 2s 오비탈이 채워지기 시작하는 원자 번호 3번부터는 2p 오비탈이 존재하지만 전자가 없는 느낌으로 +0을 써주는 것이다.

이렇게 써서 얻을 수 있는 정보가 무엇인지 알아보자.

처음의 세 정보는 자명하다.

홀전자 수에서 주목할 만한 점으로 홀전자 수가 3개인 경우는 +3밖에 없다는 것이다.

또한 +3을 기준으로 보면, 홀전자 수는 대칭적으로 줄어드는 것을 알 수 있다.

전자가 들어 있는 오비탈 수는 머릿속에서 전자 배치 그림을 그려보면 어렵지 않게 생각할 수 있다.

전체 s 오비탈에 전자가 5개 들어 있다면 당연히 1s에 2개, 2s에 2개, 3s에 1개이므로 3개의 오비탈에 전자가 들어 있다.

한 p 오비탈에 전자가 4개 들어 있다면 훈트 규칙에 의해 당연히 2개, 1개, 1개가 들어 있을 것이다. 따라서 3개의 오비탈에 전자가 들어 있다.

전자가 들어 있는 오비탈 수를 그냥 구하라고 하면 s오비탈과 p오비탈을 따로 구한 뒤 합치면 된다.

전자가 2개 들어 있는 오비탈 수 역시 마찬가지로 생각할 수 있다. (전자가 들어 있는 오비탈 수)-(홀전자 수)로 계산해도 된다. 

원자가 전자 수 역시 생각은 어렵지 않다. 원자가 전자 수를 통해 족 역시 생각할 수 있을 것이다.

위의 내용을 전부 체화하면 된다. (본질적으로는 머릿속에서 전자 배치 그림을 한 주기만 그리는 데 의의를 두는 것이다.)

[6+6+4]를 보고 홀전자 수는 2개이고 전자가 들어 있는 오비탈은 9개이며 원자가 전자 수가 6개라는 것을 바로 구할 수 있어야 한다.

실제 문제를 풀 때는 정수 조건의 활용이 중요하다. 

개수이기 때문에 정수가 아닌 값이 나올 수가 없다.

특히 분수 꼴의 자료에서, 약수와 배수를 잘 활용해야 하는데, 자세한 것은 예시를 보면서 하도록 하자.

정수 조건에 의해 최종 계산된 분자가 3이므로 원래도 3의 배수여야 한다. 

즉 p오비탈의 전자 수가 3, 6, 9, 12... 인 것을 생각하면 되며

이때 s오비탈의 전자 수는 2, 4, 6, 8... 이라는 것이다.

[2+3]은 안 된다. [4+6]은 된다. [6+6+3]이 된다. [8+6+6+0]이 된다.

원자 번호 조건에 의해 X는 [8+6+6+0], Y는 [6+6+3], Z는 [4+6]이다.

ㄱ. 2+0=2 (O)

ㄴ. +3 (X)

ㄷ. 2+3=5 (O) 

ㄱ, ㄷ이다.

2주기니까 +로 나눠진 게 두 숫자인 경우만 생각하면 된다.

홀전자 수가 0이려면 [4+0]이랑 [4+6]인 경우밖에 없다.

각각의 전자가 2개 들어 있는 오비탈 수는 2, 5이며 (홀전자 수가 0이므로 전자가 2개 들어 있는 오비탈 수는 전체 오비탈 수랑 같다.)

2배니까 4, 10인데 2주기에서 전자가 2개 들어 있는 오비탈 수가 10개일 수는 없다.

따라서 Y의 전자가 2개 들어 있는 오비탈 수는 4이며, s오비탈에서 2개가 보장되므로 p오비탈에서 2개가 나오면 된다.

p오비탈을 머릿속에서 그려보면 [4+5]인 것이 바로 나온다.

따라서 X는 [4+0]이고 Y는 [4+5]이다.

ㄱ. [4+0]은 4번이다. (O)

ㄴ. 2+5=7 (O)

ㄷ. 4=4 (X)

일단 이런 문제는 같은 값에 주목하는 게 좋다.

p 오비탈에 들어 있는 홀전자 수가 X랑 Y가 같다. 즉 +3에 대해 대칭인 두 원소일 것임을 짐작할 수 있다.

+2와 +4, +1과 +5 중에 고르면 되는데 (a가 0일 수는 없다. 2주기므로 전자가 2개 들어 있는 오비탈은 1개 이상 있다.)

Y가 X보다 전자가 2개 들어 있는 오비탈 수가 1개 많다. +2와 +4만이 이걸 만족한다.

따라서 X는 [4+2]이고 Y는 [4+4]이다. a=2이고 Z의 전자가 2개 들어 있는 오비탈 수가 4개이므로 [4+5]이며 b=1이다.

ㄱ. 2+1=3 (O)

ㄴ. 2+2=4 (X)

ㄷ. 2+3=2+3 (O)

상댓값이라 계산이 짜증난다. 그렇지만 홀전자 수가 3인 경우는 매우 특수한 경우이다. 

[4+3]과 [6+6+3]밖에 없는데 상댓값이 2 4 5인걸 보니 전체 전자 수가 7일 수는 없을 테니 X는 [6+6+3]이다.

이에 따라 상댓값이 아닌 원래 값으로 보면 2/5 4/5 1이 될 것이다. 

4/5는 [4+1]밖에 없다. Y는 [4+1]이고 a=1이다. 

홀전자 수가 1이면서 s오비탈의 전자 수가 전체 전자 수와 같다면 Z는 [3+0]이다.

ㄱ. a=1 (O)

ㄴ. 3주기 2주기 (X)

ㄷ. 2 < 2+1 (X)

5배려면 1개 5개 인 경우밖에 없고 (2개 10개부터는 같은 전자 껍질일 수가 없다.)

X가 [4+5]이고 Y가 [4+1]인 게 자명하다. 전자 수를 보니 Z는 [5+6+0]다.

ㄱ. 2+1=3. 원자가 전자가 3개이므로 13족이다. (O)

ㄴ. 3+3=6 (X)

ㄷ. 1=1=1 (O)

사실 이 표기법은 주기적 성질(특히 이온화에너지)을 이용해야 할 때 쓰는 게 더 좋은데 그건 2편에서 마저 쓰겠음

[PELZ(halhall23)]

일단 르샤틀리에 보자마자 개추 누르고 보관함.

[익명(218.39)]

ㄹㅇㅋㅋ

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무지성ㄱㅊㄹㅂㅂ - dc App

[도마(shs0475)]

지1하지만 일단 개추 ㅋㅋ

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이거보고 생지하기로했다 - dc App

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지1첩이지만 개추 ㅋㅋ

[로기플(beal56)]

오비탈 플레임?

[수호랑(soohorang180209)]

와

[익명(211.36)]

ㅋㅋ

[강한적을벨때는한걸음앞으로(ektn1013)]

[익명(14.53)]

우왓

[CuS04(kgi4950)]

[익명(110.15)]

이거 2 나오나요

[익명(121.189)]

[※무리가아니었다?!(yibailingwu)]

이거보고화2하기로했다

[익명(61.79)]

2편 나왔음??