7.14 : 쌓음 원리와 훈트 규칙

원자 궤도는 서로 다른 에너지를 가지고 있고 두 개의 전자를 수용할 수 있다는 것을 상기하십시오. 쌓음 원리는 원자의 부껍질에서 전자의 분배를 나타내고, 훈드의 규칙은 부껍질에서 궤도 채우기를 설명합니다. 쌓음 원리는 바닥 상태에서 전자가 최저 에너지 구성을 달성하기 위해 에너지가 낮은 오비탈부터 차례대로 채워진다고 설명합니다.

일반적으로 에너지는 껍질 수에 따라 증가하지만, s 궤도의 침투가 크므로 4-s와 5-s 궤도가 각각 3-d와 4-d 궤도보다 낮은 에너지를 갖게 되는 경우가 많습니다. 순서는 이와 같은 도표를 사용하여 기억할 수 있습니다. 여기서 화살표의 경로는 전자가 궤도에 할당되는 순서를 나타냅니다.

원자 번호 6의 원소인 탄소에 대한 전자 구성을 작성해보십시오. 분명히 에너지가 가장 낮은 1s 궤도는 2s 궤도보다 먼저 채워져야 합니다. 매 궤도에는 최대 두 개의 전자가 들어갈 수 있습니다.

다섯 번째 전자는 2p 하위 껍질로 들어갑니다. 그러나 세 개의 2p 궤도에서 어느 것을 채웁니까? 흠~임의의 하위 껍질의 궤도는 퇴화되어 있는데, 같은 에너지를 가지고 있다는 의미입니다.

따라서 다섯 번째 전자는 세 개의 퇴하된 2p 궤도 중 어느 하나에도 들어갈 수 있습니다. 여섯 번째 전자는? 전자가 있는 2p 궤도 안으로 들어갑니까, 아니면 비어 있는 2p 궤도 중 하나로 들어갑니까?

훈트의 규칙에 따르면, 전자는 짝을 짓기 전에 주어진 에너지 수준의 모든 궤도를 단독으로 차지하며, 짝을 짓지 못한 전자는 반대 스핀을 가질 수 없습니다. 즉, 스핀은 평행이어야 합니다. 따라서 탄소의 경우 두 개의 2p 전자가 서로 다른 궤도를 차지해야 하며 평행 스핀을 가져야 합니다.

이렇게 하면 전자는 더 넓은 영역으로 퍼질 수 있습니다. 이것은 서로에 대한 차폐를 감소시켜 원자의 에너지를 최소화합니다. 질소의 경우, 3개의 2p 궤도가 각각 단독으로 점유됩니다.

산소의 경우, 일단 퇴화된 2-p 궤도를 하나씩 채우면, 마지막 전자는 다른 2-p 전자와 짝을 이루어야 합니다. 원자는 두 개의 짝을 짓지 못한 전자를 가지고 있습니다. 네온의 전자 구성은 가장 바깥쪽 껍질이 최대 8개의 용량으로 전자가 채워져 있음을 나타냅니다.

네온은 속껍질에 있는 핵심부 전자라고 불리는 두 개의 전자와 가장 바깥쪽 껍질에 있는 원자가 전자라고 불리는 여덟 개의 전자를 가지고 있습니다.