구리와 크로뮴의 전자배치가 왜 이런건가요?
크로뮴의 전자배치가 4s를 모두 채우지 않고 3d로 넘어가는데 왜 이런건가요? 그리고 구리의 전자배치는 왜 3d를 모두 채운 뒤 4s가 되는건가요?
안녕하세요.
겹치는 질문이라 조금 다른 문장 형식으로 첨언하는 답변을 드려봅니다.
- 크로뮴(Chromium)의 전자 배치 :
크로뮴의 경우 [Ar] 3d⁵ 4s¹로 표현되는데, 일반적인 [Ar] 3d⁴ 4s²에서 벗어납니다. 이는 3d 오비탈이 반 채워진 상태(d⁵)가 전체적으로 더 안정적인 구조를 형성하기 때문입니다. d 오비탈의 전자 구성에서는 반 채움(d⁵)이나 전체 채움(d¹⁰)상태가 대칭성과 교환 에너지 측면에서 더 유리하게 작용하여 전체 에너지를 낮추는 효과가 있습니다. 이로 인해 4s 오비탈의 일부 전자가 3d 오비탈로 이동하여 3d 오비탈을 반 채움 상태로 만듭니다.
- 구리(Copper)의 전자 배치 :
구리는 [Ar] 3d¹⁰ 4s¹의 전자배치를 가집니다. 여기서도 4s 오비탈 보다 3d 오비탈을 완전히 채우는 것이 더 안정적인 상태를 만듭니다. 구리의 경우 3d¹⁰ 상태가 전체적으로 더 낮은 에너지 상태를 형성하므로 4s²에서 하나의 전자가 3d 오비탈로 이동하여 3d 오비탈을 완전히 채웁니다.
이와 같이, 크로뮴과 구리의 전자배치는 각각 3d 오비탈의 반 채움과 전체 채움이라는 특별한 안정성을 제공합니다. 이는 에너지 최소화와 전자배치의 규칙성을 설명하는 중요한 예시로, 전자 구성의 안정성이 어떻게 주기율표 원소들의 화학적 성질과 반응성을 결정하는지를 보여줍니다.