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Aufbau Principle

As protons are added one by one to the nucleus to
build up the elements, electrons are similarly added
to these hydrogen-like orbitals.
1s




2s
2p
H : 1s1
He : 1s1
B : 1s22s22p1
모든 2p 궤도하수들은 동일한 에너지를 가지므로(축퇴)
2p 궤도함수 중 어디에 들어가는가 하는 것은 중요하지
않다
1
Hund’s Rule

The lowest energy configuration for an atom is the
one having the maximum number of unpaired
electrons allowed by the Pauli principle in a
particular set of degenerate orbitals
1s



2s
2p
C : 1s22s22p2
O : 1s22s22p4
Ne : 1s22s22p6
2
Valence Electrons

원자에서 가장바깥의 주양자 준위에 있는 전자
Atom
Valence Electrons
Ca
2
N
5
Br
7



Inner electrons are called core electrons
같은 족에 있는 원소들은(주기율표에서 세로 칸) 동일
한 원자가전자의 배치를 가지고 있다
동일한 원자가 전자의 배치를 갖는 원소들은 유사한
화학적 성질을 가진다
3
Broad Periodic Table Classifications

Representative Elements(main group)


filling s and p orbitals (Na, Al, Ne, O)
1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A 족의 이름들은 그 족에
있는 원자들의 원자가 전자의 총 개수를 나타낸다
4
Broad Periodic Table Classifications

Transition Elements


filling d orbitals (Fe, Co, Ni)
Lanthanide and Actinide Series (inner transition
elements)

filling 4f and 5f orbitals (Eu, Am, Es)
5
Periodic Table

주기율표의 각 부분에 있는 원소들에서 전자가 채워지는
궤도함수들
 (n+1)s 궤도함수가 nd 궤도함수보다 먼저 채워진다
6
Periodic Table

원소기호, 원자번호, 전자배치를 나타낸 주기율표
7
Ionization Energy

The quantity of energy required to remove an
electron from the gaseous atom or ion






X(g)  X+(g) + eAl(g)  Al+(g) + eAl+(g)  Al2+(g) + eAl2+(g)  Al3+(g) + eAl3+(g)  Al4+(g) + e-
I1 = 580KJ/mol
I2 = 1815KJ/mol
I3 = 2740KJ/mol
I4 = 11,600KJ/mol
일차 이온화 에너지(first ionization energy) I1은
원자에서 가장 높은 에너지 상태의 전자를 제거하
는데 필요한 에너지이다
8
Periodic Trends


단계적인 이온화 과정에서 우선적으로 제거되는 전자는
항상 가장 높은 에너지상태의(가장 약하게 결합된) 전자
이다
모든 3주기 원소들에 대한 이온화 에너지 값
 각 경우 원자가전자들을 제거하다가 핵심부 전자를
제거 하게 되면 에너지가 크게 증가
9
Periodic Trends

First ionization energy


increases from left to right across a period
decreases going down a group
10
Periodic Trends

전형원소들의 이온화 에너지에서 관찰되는 경향성
11
Electron Affinity


The energy change associated with the addition of
an electron to a gaseous atom
 X(g) + e-  X-(g)
원자번호에 따른 전자친화도의 변화는 전자배치에 따
른 전자 반발의 변화로 설명



한 주기 내에서 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 전자친화도
는 더 큰 음의 값을 갖고
주어진 족에서 아래로 갈수록 핵으로부터 먼 거리에 전
자가 더해지므로 전자친화도는 더 큰 양의 값을 가져야
한다(더 적은 에너지 방출)
일반적으로 이러한 경향을 따르지만 대부분의 족에서 그
값의 차이는 비교적 작으며 많은 예외가 따른다
12
Electron Affinity

처음 20개 원소들 중 안정하고 고립된 X- 이온들을 형
성하는 일부 원자들에 대한 전자친화도 값
13
Periodic Trends

원자반경(Atomic Radii)

원자반경(r)은 동일한 원자들로
구성된 분자에서 핵과 핵 사이의
거리의 반

한 주기에서 왼쪽에서 오른쪽으로 가면서 원자반경이
감소하는데 이러한 경향은 오른쪽으로 가면서 유효핵
전하가 증가하기 때문(가리움이 감소)
족에서 아래로 감에 따라 원자반경은 증가하는데 이는
주양자 준위가 증가함에 따라 궤도함수의 크기가 커지
기 때문이다

14
Periodic Trends

Atomic radii (in picometers)
for selected atoms
15
Information Contained in the
Periodic Table

Each group member has the same valence
electron configuration



주족원소에 대한 전자배치
Certain groups have special names


원자의 화학을 결정하는 주 요인은 원자가전자들의 종
류와 수이다
alkali metals, halogens etc
Metals and nonmetals are characterized by
their chemical and physical properties

이온화 에너지와 전자친화도
16
Periodic Table

주기율표에서 일부 족들에 대한 특별한 이름들
17
알칼리 금속

1A족의 알칼리 금속


금속의 가장 특징적인 화학적 성질은 하나 또는 두 개
의 원자가 전자를잃고 양이온이 되려는 경향성이다
금속 중에서도 가장 화학적으로 반응성이 큰 원소들로
낮은 이온하에너지를 가지고 있어서 비금속들과 반응
하여 이온성 고체를 형성
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알칼리 금속

금속과 비금속간의 반응





2Na(s) + Cl2(g)  2NaCl(s)
산화-환원 반응
비금속은 산화제로 금속은 환원제로 행동
환원력의 경향(실험적 관찰)  Cs > Rb > K > Na > Li
알칼리 금속에 의한 물의 환원반응




2M(s) + 2H2O(l)  H2(g) + 2M+(aq) + 2OH-(aq) + energy
매우 격렬하고 많은 열을 발생하는 발열반응
반응에 대한 환원력의 순서  Li > K > Na
수용액 중에서 극성이 강한 물분자들에 의해 이온들이
수화되는 과정이 M+ 이온이 형됭되는데 큰 영양을 주
기 때문에 순서가 바뀐다
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알칼리 금속

이온의 수화에너지(hydration energy)


물분자들이 M+ 이온에 들어 붙은 때 일어나는 에너지
변화로 대부분 발열과정
크기효과에 의한 전하밀도(charge density) 차이
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