원자,atom (rev. 1.44)

물질,substance,matter은 원자로 이뤄진다.

원자는 입자,particle.
원자나 분자는 이온화,ionization을 거쳐 이온,ion이 됨.
다수의 원자가 모여 공유결합,covalent_bond력으로 결합되면 분자,molecule.

1. from McMurry Chemistry 6e and EBS수특2014

2. 구성: 원자구조 atomic structure

2.1. 오비탈,orbital
2.2. 가리움효과 and 침투효과

3. TODO: TOMOVE; 원자구조 moved from 화학,chemistry#s-4

4. CLEAN 어떤건 원소,element로

5. TOCLEANUP

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1. from McMurry Chemistry 6e and EBS수특2014 ¶

원자번호,atomic_number(Z)

= 원자핵(atom's nucleus) 속 양성자 수
= 원자핵 주변 전자의 수

중성자의 수 (N)

질량수,mass_number (A)

양성자수와 중성자수의 합
질량수 = 양성자수 + 중성자수
A = Z + N
질량수,mass_number

{
기호: A

어떤 원자의 질량수란, 그 원자의 원자핵 내 양성자,proton 수와 중성자,neutron 수를 합한 것.

mass number = number of protons + number of neutrons

Up: 화학,chemistry? 원자,atom
}

그리하여, 원자 표기:

${}_Z^A \nolimits X$
${}_{\rm Z}^{\rm A}\nolimits{\rm X}$
${{\rm A}\atop{\rm Z}}{\rm X}$

${{\rm Mass number \to A}\atop{\rm Atomic number \to Z}}{\rm X \leftarrow Element symbol}$

원자번호 = atomic number = Z = 양성자수
질량수 = mass number = A = 양성자수 + 중성자수

동위원소isotope

원자 번호가 같지만 원자량이 다른 원소
원자번호는 같지만 질량수가 다른 원자
(동위원자라고 안하네?)

수소,hydrogen의 동위원소,isotope들:
protium ${}_1^1{\textrm{H}}$
deuterium ${}_1^2{\rm H}$
tritium ${}_1^3{\rm H}$

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2. 구성: 원자구조 atomic structure ¶

atom은 subatomic particles로 이뤄짐. (양성자, 중성자, 전자)

원자 전체는 전기적으로 중성(neutral)이며, 전자,electron를 잃거나 얻어서 전하,electric_charge를 띠고 있을 경우엔 이온,ion이라고 부름.
A charged atom is called an ion.

가운데에 양전하를 띤 핵(nucleus) 즉 원자핵,atomic_nucleus이 있고, 원자핵은 양성자,proton와 중성자,neutron로 이뤄짐.

주변에 음전하를 띤 전자,electron의 구름?(오비탈,orbital)

보어 모델(보어_모형,Bohr_model)에 따르면 원 궤도를 회전
제일 바깥쪽 껍질인 valence shell에 원자가전자,valence_electron (또는 [https]

https://namu.wiki/w/최외각%20전자 원자가전자와 다름) 가 있음

shell
orbit
원자 내 전자는 불연속적인 에너지 준위 energy level .......
원자 내 전자는 서로 독립적인 세 개의 양자수(quantum number)로 상태를 나타낼 수 있다. (n, l, m) // See 양자수,quantum_number later

n=1 lowest level : ground state, most stable

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2.1. 오비탈,orbital ¶

원자오비탈 atomic orbital, AO

전자가 원자핵 주위에 존재할 확률을 나타내는 함수
세 양자수,quantum_number(n, l, m)으로 특정됨
l=(0, 1, 2, 3)일 때 각각 s, p, d, f 오비탈임

분자오비탈 molecular orbital, MO
혼성오비탈 hybrid orbital

sp sp² 등

1s
2s 2p ( p_x p_y p_z )
3s 3p 3d ( d_yz d_xz d_xy d_x²-y² d_z² )

Twins:

물리학백과

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2.2. 가리움효과 and 침투효과 ¶

가리움 효과(screening effect) ... shielding이라는 단어도 쓰는 듯?

가리움_효과
{
이걸로 인해 원자핵⇔전자 인력이 감소.
다전자원자에서 전자 간의 반발력이 원자핵과 전자의 인력을 부분적으로 상쇄시키는 효과.

이 때 전자에 작용하는 원자핵의 알짜 전하량 = 유효핵전하(effective nuclear charge).

유효 핵전하(effective nuclear charge):
전자가 실질적으로 원자핵의 양성자로부터 느낄 수 있는 인력

침투효과(Penetration Effect): ... penetrating
바깥쪽 껍질의 전자는 안쪽 껍질의 전자에 비해 원자핵에 그다지 속박되지 않음.
}

tmp from https://molecule.tistory.com/14
{
정리하면,
가려막기 효과(shielding) : s < p < d
침투 효과(penetrating) : s > p > d
그래서, 결론적으로 같은 껍질에서의 오비탈의 에너지는 s < p < d
}

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3. TODO: TOMOVE; 원자구조 moved from 화학,chemistry#s-4 ¶

양자수(quantum number, QN):

주양자수 n (principal QN)

껍질(shell)
K, L, M, N, ...

궤도양자수 l (또는 각운동량양자수, 각운동량,angular_momentum QN)

버금껍질, 부껍질(subshell)
s, p, d, f, ...
오비탈의 3차원 모양을 결정함.
l = 0, 1, …, n-1
다시 말해,

n=1이면 l=0
n=2이면 l=0, 1
n=3이면 l=0, 1, 2

l=0: s(sharp)
l=1: p(principal)
l=2: d(diffuse)
l=3: f(fundamental)

자기양자수 m_l (magnetic QN)

l=0이면 m_l = 0
l=1이면 m_l = -1, 0, +1
l=2이면 m_l = -2, -1, 0, +1, +2

스핀양자수 m_s

+½의 스핀은 ↑로,
-½의 스핀은 ↓로 표기

(n, l, m, s)
혹은
(n, l, m_l, m_s)

	..를 결정	기호	범위
주양자수	전자 껍질	n	1, 2, 3, ... → K, L, M, N...
부양자수	오비탈 모양	l	0, 1, ..., n-1 → s, p, d, f...
자기양자수	오비탈 방향	m 또는 m_l	-l, ..., 0, ..., +l
스핀양자수		s 또는 m_s	↑↓, ±½

CHK this

n	l	m_l	오비탈 표시
1	0	0	1s
2	0	0	2s
2	1	-1, 0, +1	2p
3	0	0	3s
3	1	-1, 0, +1	3p
3	2	-2, -1, 0, +1, +2	3d
4	0	0	4s
4	1	-1, 0, +1	4p
4	2	-2, -1, 0, +1, +2	4d
4	3	-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3	4f

The Quantum Numbers

Name	Symbol	Permitted Values
Principal QN	$n$	$1,\,2,\,3,\,\cdots$
Angular momentum QN	$\ell$	$0,\,\cdots,\,(n-1)$
Magnetic QN	$m_\ell$	$-\ell,\,\cdots,\,0,\,\cdots,\,+\ell$
Spin QN	$m_s$	$-\frac12,\,+\frac12$

Quantum Numbers (Table 4.3, page 43, The Basics of Chemistry)

Shell	n	가능한 l	가능한 m_l	m_s	최대 전자수
K	1	0	0	±½	2
L	2	0, 1	-1, 0, 1	±½	8
M	3	0, 1, 2	-2, -1, 0, 1, 2	±½	18
N	4	0, 1, 2, 3	-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3	±½	32
O	5	0, 1, 2, 3, 4	-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4	±½	50