¶ 지식 정보
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¶ 핵전하
원자핵의 전하이다. 핵전하는 원자핵을 이루는 양성자의 상대적 전하의 합과 같다.
예를 들어, 원자 번호가 인 헬륨() 원자핵의 양성자는 개이므로 핵전하는 이다.
¶ 유효 핵전하
전자가 실제로 작용하는 핵전하이다.
다전자 원자에서는 전자들 사이 서로 밀어내는 힘 때문에 유효 핵전하는 양성자 수에 의한 핵전하보다 작다.
¶ 가려막기 효과(가림 효과)
전자에 의한 반발력에 의해 유효 핵전하가 실제 핵전하보다 작아지는 효과이다.
가려막기 효과는 같은 전자 껍질의 전자보다 안쪽 전자 껍질의 전자가 영향이 더 크다.
¶ 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하의 비교
- 같은 주기에서 원자 번호가 증가할 때:
양성자가 개 증가하여 핵전하 증가
전자가 개 증가하여 가려막기 효과 증가
같은 주기에서 보다 에 의한 영향이 더 크므로 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하는 증가한다.
- 족 원소에서 다음 주기의 족 원소로 원자 번호가 증가할 때:
원자가 전자 이외의 전자가 모두 안쪽 전자 껍질에 위치하게 되어 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하가 크게 감소한다.
- 이온과 같이 전자의 수가 변할 때:
전자 수가 증가하여 음이온이 될 때 가려막기 효과가 더 커지므로 유효 핵전하가 감소한다.
전자 수가 감소하여 양이온이 될 때 가려막기 효과가 더 작아지므로 유효 핵전하가 증가한다.
¶ 적용 문항
¶ 1번 문항
정답: $3$
ㄱ. 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하는 증가하므로 는 이다.
족 원소에서 다음 주기의 족 원소로 원자 번호가 증가할 때 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하가 크게 감소하므로 이다.
따라서 는 이고, 와 는 각각 와 중 하나이다.
이제 오비탈에 들어있는 전자 조건을 활용하기 위해 , , 의 전자 배치를 구해보자.
전자가 개 이상인 다전자 원자의 에너지 준위는 이므로
순으로 전자가 채워지며,
오비탈에는 전자가 최대 개, 오비탈에는 전자가 최대 개까지 채워진다.
은 원자 번호가 이고, 중성 원자이므로 개의 전자를 갖는다.
전자 배치 순서는 이므로 전자 배치는 아래와 같다.
오비탈에 들어있는 전자의 수:
는 원자 번호가 이고, 중성 원자이므로 개의 전자를 갖는다.
전자 배치 순서는 이므로 전자 배치는 아래와 같다.
오비탈에 들어있는 전자의 수:
은 원자 번호가 이고, 중성 원자이므로 개의 전자를 갖는다.
전자 배치 순서는 이므로 전자 배치는 아래와 같다.
오비탈에 들어있는 전자의 수:
오비탈에 들어있는 전자는 ()가 보다 적으므로 는 , 는 이다.
따라서 ()와 ()는 같은 주기의 원소이다. (O)
ㄴ. 는 족 원소인 으로 비활성 기체이다. (O)
ㄷ. ()와 ()의 오비탈에 들어있는 전자는 각각 개로 같다. (X)
따라서 답은 번이다.
¶ 2번 문항
정답: $5$
ㄱ. , , 의 전자 수는 각각 이며,
, , 는 중성 원자이므로 , , 의 원자 번호는 각각 , , 이다.
원자 번호를 통해 , , 는 각각 , , 임을 알 수 있으며,
()와 ()는 같은 주기의 원소이다. (O)
ㄴ. 홀전자 수를 구하기 위해 , , 의 전자 배치를 그려보자.
전자가 개 이상인 다전자 원자의 에너지 준위는 이므로
순으로 전자가 채워지며,
오비탈에는 전자가 최대 개, 오비탈에는 전자가 최대 개까지 채워진다.
, , 는 바닥 상태이므로 쌓음 원리, 파울리 배타 원리, 훈트 규칙을 모두 만족해야 한다.
()는 원자 번호가 이고, 중성 원자이므로 개의 전자를 갖는다.
전자 배치 순서는 이므로 전자 배치를 그리면 아래 그림과 같다.
()는 원자 번호가 이고, 중성 원자이므로 개의 전자를 갖는다.
전자 배치 순서는 이므로 전자 배치를 그리면 아래 그림과 같다.
()는 원자 번호가 이고, 중성 원자이므로 개의 전자를 갖는다.
전자 배치 순서는 이므로 전자 배치를 그리면 아래 그림과 같다.
홀전자는 , , 에서 각각 개, 개, 개이므로 가 가장 많다. (O)
ㄷ. 족 원소에서 다음 주기의 족 원소로 원자 번호가 증가할 때 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하가 크게 감소하므로 ()가 ()보다 작다. (O)
따라서 답은 번이다.