안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
보어의 원자 모형에서 전자 껍질은 단순한 에너지의 수치만을 나타내는 것이 아니라 원자핵으로부터의 실제 거리를 의미합니다. 보어 모형은 전자가 원자핵 주위의 특정한 원형 궤도를 따라 공전한다는 행성 모형을 기반으로 하기 때문입니다. 따라서 첫 번째 전자 껍질은 원자핵과 가장 가까운 실제 위치를 뜻하고 껍질의 번호가 커질수록 원자핵에서 더 멀어지는 물리적 거리를 나타냅니다. 결과적으로 같은 위치에 머물면서 에너지 준위만 바꾸는 것은 불가능하며 전자가 에너지를 흡수하거나 방출하는 현상은 곧 전자의 실제 위치가 다른 껍질로 이동하는 전자 전이를 의미합니다.
원자가 가장 안정적인 바닥 상태일 때는 전자가 에너지가 가장 낮은 안쪽 껍질부터 차례대로 채워지는 것이 맞습니다. 하지만 원자에 열이나 전기에너지 같은 외부 자극이 가해지면 안쪽 껍질에 있던 전자가 에너지를 흡수하면서 평소에는 비어 있는 바깥쪽의 먼 껍질로 순간 이동하게 됩니다. 이렇게 위쪽 껍질로 올라간 전자는 매우 불안정한 상태가 되므로 본래의 안정된 상태로 돌아가기 위해 흡수했던 만큼의 에너지를 다시 빛의 형태로 방출하며 원래 있던 안쪽 껍질로 떨어집니다. 이처럼 전자 껍질의 바깥쪽 공간들이 비어 있기 때문에 외부와의 상호작용을 통해 전자가 에너지를 얻고 잃으며 껍질 사이를 오갈 수 있습니다.