화학 이론 | 전자배치

 

 

 

원소의 전자배치에는 주기성(periodicity)이 있다. 예를 들어 알칼리 금속원소들의 전자배치를 상세히 살펴보면 가장 바깥껍질(s 부껍질)은 모두 다 1개의 전자만을 갖고 있다는 사실을 알 수 있다. 그리고 알칼리 토금속원소들은 모두 다 가장 바깥껍질에 2개의 전자를 갖고 있다. 알칼리 금속과 알칼리 토금속 이외의 원소들도 주기율표에서 같은 족에 속해 있을 경우 역시 자기네들끼리는 가장 바깥껍질의 전자배치가 유사하다. 따라서 가장 바깥껍질의 전자배치가 그 원소의 화학적 성질을 결정하는 주요 요인이 된다.

 

주기율표는 마지막 전자가 점유하고 있는 부껍질의 종류에 따라 몇 개의 구역으로 분리되어 있다(그림 5 참조). 주기율표 왼쪽에 있는 두 족, 즉 알칼리 금속들과 알칼리 토금속들은 마지막 전자가 s 부껍질을 점유하고 있기 때문에 s구역을 구성하고 있다. 수소와 헬륨도 이 구역에 속하는데, 그러기 위해서는 헬륨을 수소 옆으로 옮겨야 한다. 표의 오른쪽에 있는 6개의 각 족들은 그들의 마지막 전자가 p 부껍질로 들어가기 때문에 p구역을 이루고 있다. 전이금속들은 d구역에 속하고 f구역은 내부전이금속들로 구성되어 있다.

 

그림 1 주기율 표를 이용한 전자배치 표기

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전이원소들의 경우에는 가장 바깥껍질에 전자들이 일단 채워지기 시작한 후에 바로 한 단계 아래 껍질에 다시 전자들이 채워지게 된다. 예를 들어 첫 번째 계열 전이원소들의 경우에는 4s 부껍질이 완전히 채워진 다음에 3d 부껍질에 10개의 전자들이 채워진다. 따라서 스칸듐(Z=21)부터 아연(Z=30)까지 10개의 전이원소들이 존재하게 된다. 두 번째와 세 번째 계열의 전이원소들의 경우에는 각각 5번째와 6번째의 껍질(5s와 6s)이 시작된 다음에 4d와 5d 부껍질이 각각 채워진다. 6주기와 7주기에서 나타나는 내부전이원소들의 경우에는 6s와 7s가 시작된 다음에 4f와 5f 부껍질이 각각 채워진다.

 

주기율표는 원자의 전자구조를 반영한 것이므로 원자의 전자배치를 예측하는데 이용될 수 있다. 즉 [그림 1]에서 보여주고 있는 것처럼 s, p, d, f구역들로 분할된 주기율표를 활용한다. 헬륨은 1s구역에서 수소 바로 옆에 위치한 것으로 간주한다. 어떤 원소의 전자배치를 쓰기 위해서는 원자번호 1인 수소에서 시작하여 원자번호 순으로 계속해 나가면 된다. 알루미늄의 전자배치를 써보면 [그림 2]과 같다.

 

그림 2 알루미늄 전자 배치

 

 

 

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