2.1 원자 이론의 역사적 발전
2.1.1 주기율표
2.1.2 원자구성 입자(Subatomic Particles)의 발견과 Bohr 원자
2.2 Schrodinger 방정식
2.2.1 상자 속 입자(Particle in a Box)
2.2.2 양자수와 원자 파동함수
2.2.3 쌓음 원리
2.2.4 가려막기
2.3 원자의 주기적 성질
2.3.1 이온화 에너지
2.3.2 전자 친화도
2.3.3. 공유 반지름과 이온 반지름
2.3.2 전자 친화도
- 전자 친화도는 음이온으로부터 전자 하나를 제거하는 데 필요한 에너지로 정의
- 원자에 대한 이온화 에너지와 유사하기 때문에 전자 친화도는 때로 0차 이온화 에너지(zeroth ionization energy)라고도 함
- 영족 기체와 알칼리 토금속을 제외하고 이 반응은 흡열 과정(양의 △U)임
- Z 변화에 따른 전자 친화도의 경향은 이온화 에너지의 경향과 유사하나, Z 값은 하나 더 크고(각각에 대하여 1개의 전자가 더 많음), 절대치가 훨씬 더 작음
- 둘 중의 어떠한 반응에 대해서도 18족 기체를 지난 첫 번째 전자를 제거하기는 아주 쉬움
- 따라서 18족 기체는 가장 작은 전자 친화도를 갖고있음
- 음이온으로부터 전자를 제거하는 것은(원자핵전하에 대한 가려막기 현상의 증가) 중성원자로부터 전자를 제거하는 것보다 훨씬 쉽게 때문에 전자 친화도는 해당하는 이온화 에너지보다 훨씬 작음
- 이온화 에너지와 전자 친화도를 비교했을 때 비슷한 지그재그 패턴을 보이지만, 한 원소에서 벗어나 있음
- 전자 친화도 F에서 정상을, Ne에서 가장 낮은 점을 나타내지만 이온화 에너지는 Ne에서 정상을, Na에서 가장 낮은 위치를 보여줌
- 이 경향성은 각 화학종의 전자수에 대비하여, 즉 전자 친화도, 제 1,2차 이온화 에너지에 대해 그려보면 더욱 쉽게 볼 수 있음
- 세 그래프의 정점과 낮은 점은 전자 배치와 일치
- 즉 10개의 전자일 때 정점이고 11개의 전자가 있을 때 낮은 점을 나타냄
- 전자 10개인 F-, Ne, Na+는 1s2 2s2 2p6의 동일한 전자 배치를 갖고 동전자(isoelecronic) 화학종임
- 이들의 전자 배치로부터 전자를 하나 제거하는 데 많은 에너지가 필요한 것은 전자껍질(shell)이 모두 차 있기 때문
- 전자 11개 배치는 높은 에너지 준위인 3s 궤도함수에 전자를 쉽게 제거할 그래프에서 최저점으로 나타났으며, 11전자 화학종인 Ne-, Na, Mg+로부터 전자 1개를 제거하는 것에 해당
p. 43 기본문제 2.8
그림 2.14의 세 그래프에서 왜 전자가 4개일 때 최대치를 갖고 전자가 5개일 때 최소치를 갖는지 설명하라.
풀이:
- 전자가 4개일 때 B +, Be 및 Li의 전자 배열은 모두 1s2 2s2
- 핵 유효 전하가 앞의 원소의 1s2 2s1 배열보다 각 1s2 2s2 배열에서 더 크기 때문에, 전자를 1s2 2s2 배열에서 제거하려면 더 많은 에너지가 필요
- 5개의 전자(C+, B 및 Be-)에 대한 배열은 모두 1s2 2s2 2p1
- p 궤도는 2개의 궤도보다 에너지가 상당히 높기 때문에, 각각의 경우 1s2 2s2 2p1 구성에서 전자를 제거하는 것은 1s2 2s2 2p1 구성에서 전자를 제거하는 것보다 훨씬 쉬움
- 전자가 6개일 때, (1s2 2s2 2p2 구성) 전자가 5개일 때보다 더 큰 유효 핵 전하를 극복해야 하기 때문에 전자를 제거하는 데 더 많은 에너지가 필요
Keyword: 전자 친화도
