대학일반화학요점정리

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본문내용

으로 변화
양자(quantum) : 최소 에너지량
E = h ν
여기서 E는 에너지, h=6.63x10-34Js plank constant ν는 진동수(/s)
E는 1h ν, 2h ν, 3h ν등을 지닌다.
589nm의 빛이 지니는 광자 한 개의 에너지는?
ν를 구하여 h를 곱하여 구함. 혹은 E = h ν = h c / λ에서 계산
광전효과
광전효과(photoelectric effect): 충분히 큰 에너지를 지닌 광자들이 금속표면에 충돌하면 금속에서 전자가 방출됨. (빛을 전기신호로 변환)
Einstein이 이를 Plank 양자이론으로 설명- Nobel Prize
2.3 수소원자의 Bohr 모형
선 스펙트럼: 방전관(neon 등), 수소
연속스펙트럼: 햇살, 백색광(텅스텐 램프)
1885년 Balmer의 발견:
n=3,4,5,...
C=3.29x10-15s-1 위의 관계를 수소의 선 스펙트럼에서 실험적으로 발견
Bohr 모형으로 설명
Bohr 모형
전자는 일정한 에너지에 해당하는 궤도만을 돈다.
이 경우 전자의 에너지는 En = (- RH)(
RH는 Rydberg 상수이다. =2.18x10-18J
바닥상태(ground state): 가장 작은 에너지 상태
들뜬상태(exited state): 바닥상태보다 더 큰 에너지를 지닌 상태
Bohr의 가정
전자는 일정한 에너지에 해당하는 궤도만을 돈다.
한 전자가 일정한 에너지의 빛을 흡수하면 높은 상태로 도약한다.(jump)
에너지가 높은 상태에서 낮은 상태로 전이하면 이 에너지에 해당하는 빛을 방출한다.
ν=
I는 초기상태, f는 마지막 상태이다.
RH와 h를 대입하면 Balmer 상수 C를 얻는다.
1개의 전자만을 지닌 계에 대해 잘 맞는다.
2.4 물체의 파동성
모든 물질은 λ=h/mv에 해당하는 파장을 지닌다. 대부분의 물체의 경우 파장이 작아 관측이 불가능하다.
Heisenberg 불확정성의 원리: 어떤 물체의 운동량과 위치를 동시에 정확하게 알 수 없다.
2.5 양자역학과 원자 오비탈
Schroedinger의 파동방정식-양자역학
파동함수(wave fuction, ψ): 에너지 등의 정보를 담은 수학적 함수
ψ2 : 확률밀도-그 위치에서 전자를 발견할 확률을 나타냄.
오비탈과 양자수
오비탈: 전자밀도 분포를 설명하는 파동함수로서 몇 개의 양자수로 표시할 수 있다.
1. 주양자수: principal quantum number: n=1, 2, 3, 4,...
n이 크면 orbital이 더 크고 전자는 핵에서 더 멀어진다. 전자껍질을 결정
2. 방위 양자수: azimuthal quantum number: 각 n에 대하여 l=0, 1, 2, .., n-1
l 값
0
1
2
3
문자표시
s
p
d
f
이때 l은 s, p, d, f,... 등으로 표시, 주 양자수와 같이 쓰면 부껍질을 결정
3. 자기양자수: magnetic quantum number: ml = 0, ±l, ±2, ±3, ..±l
=0, 1, 2, .., n-1 orbital의 모양 결정.
가능한 양자수 값의 제한
1. 주양자수 n 껍질은 정확한 n 부껍질로 구성
n=1 이면 1s 한 개, n=2 이면 2s, 2p 구 개, n=3 이면 3s, 3p, 3d 세 개
2. 각 부껍질은 2l+1개의 오비탈로 구성
l=0 이면 1 개, l=1 이면 3 개, l=2 이면 5 개
3. 한 껍질의 오비탈 수는 n2 개 이다.
수소원자의 경우 에너지는 주양자수 n에만 의존- 다른 원소는 n, l에 따라 변한다.
2.6 오비탈의 표현법
s 오비탈
구형이다. 그림 2-19 참조
마디(node): 확률밀도 함수 ψ2= 0 이 되는 점이다.
s 오비탈의 마디의 수는 n-1이다. 즉 1s는 마디가 없고 2s는 1개, 3s는 2개....
p 오비탈
2p 오비탈의 전자밀도는 핵의 양쪽에 집중하고 핵 주위는 마디로 되어있다. p 오비탈은 3 개의 오비탈로 구성되며 각 축상으로 px, py, pz로 나누어진다. 크기는 2p<3p<4p...의 순서이다.
d, f 오비탈
2d 오비탈은 5개이며 그 중 3개는 같은 모양이며 dxy, dyz, dxz는 각 xy, yz, xz 평면에 있다. dx2-y2는 x, y 축 상에 있으며 dz2는 z축상에 있다.
2.7 다전자 원자의 오비탈
다전자원자의 오비탈 모양은 수소원자의 오비탈 모양과 비슷하지만 전자수에 따라 오비탈 에너지가 상당히 다르다. 이는 전자간의 힘이 오비탈 모양에 영향을 미치기 때문이다.
유효핵전하
유효핵전하(effective nuclear charge, Zeff ): 전자를 잡아 당기는 알짜 양전하
Zeff = Z -S 여기서 Z는 핵의 양전하(원자번호) S는 핵과 전자간의 평균 전자수
내부전자는 바깥전자가 핵전하를 느끼는 것을 방해하며 이를 가려막기(shielding) 효과라 한다.
오비탈 에너지
일정한 n값을 갖는 다전자원자는 l값이 증가할수록 Zeff 는 감소한다. 즉 더욱 가리원진다. 따라서 에너지는 높아진다.
안정 E3s< E3p < E3d ⇒ 불안정
3p의 세 오비탈처럼 같은 에너지를 지닌 오비탈은 서로 degenerate(퇴화, 축퇴)되었다고 한다.
전자스핀과 Pauli 배타원리
선스펙트럼은 조밀한 두 개의 선으로 구성: 전자의 스핀으로 설명
전자 spin: 전자는 자신의 축에 대하여 spin한다.
전자스핀양자수(electron spin quantum number, ms ) : ms는 +1/2와 -1/2의 두 값만 존재; spin up, spin down으로 구별하기도 함.
n, l, ml, ms 의 4개의 양자수로 전자배치를 표시할 수 있다.
Pauli의 배타원리: 한 원자에 똑같은 한 세트(n, l, ml, ms)의 양자수를 갖는 전자는 존재할 수 없다.---한 오비탈은 두 개의 전자를 지닐 수 있으며 이 경우 두 전자는 반대 스핀이다.
2.8 전자배치
전자배치(electronic configuratiuon): 원자의 여러 가지 오비탈에 전자들을 배치하는 방법
각 원자에 존재하는 전자를 가장 낮은 에너지 상태부터 차례대로 채우면 된다.(Pauli의 배타원리 준수)
spin up + spin down: 짝

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대학일반화학요점정리,   물질량,   온도