고등학교 1~2학년 (15-17세)

전자 배치

Electron Configuration

전자는 아무 오비탈에나 들어가지 않고, 세 가지 규칙을 차례로 따라 자리를 잡아요. 에너지가 낮은 오비탈부터 채우는 쌓음 원리, 한 오비탈에 스핀이 반대인 전자를 둘까지만 넣는 파울리 배타 원리, 에너지가 같은 오비탈이 여럿이면 하나씩 먼저 나눠 넣는 훈트 규칙이에요. 이 세 규칙만 알면 원자 번호에서 전자 배치를 쓸 수 있고, 남는 홀전자 수로 자성과 결합의 성질까지 짐작할 수 있어요. 그림의 칸 하나가 오비탈 하나이고 위아래 화살표가 스핀이 반대인 두 전자이며, 원자 번호를 올리면 칸이 아래에서부터 이 규칙대로 채워져요.

전자는 어느 칸부터 들어가는가?

💡 아파트 입주에 빗대면

①아래층(1s)부터 채운다. 위층이 비어 있어도 아래층이 차기 전에는 올라가지 않는 것이 쌓음 원리다

②방 하나에는 두 사람까지, 그것도 서로 반대 방향을 보고 들어간다. 그림에서 ↑ 와 ↓ 가 한 칸에 함께 있는 모습이 파울리 배타 원리다

③같은 층의 방이 여럿이면 한 방에 하나씩 먼저 들어간다. 산소의 2p 는 세 칸에 하나씩 넣은 뒤 넷째 전자가 첫 칸으로 짝을 지어 들어가 홀전자 2개가 남는다

④세 규칙을 순서대로 적용하면 어떤 원자의 바닥상태 전자 배치든 하나로 정해진다

원자 번호를 올리며 채워 보기

원자 번호 Z6

🔍 슬라이더로 짚어 볼 원소

①Z = 1(H): 1s¹. 전자 하나가 가장 낮은 칸에 들어간다

②Z = 6(C): 1s² 2s² 2p². 2p 의 두 전자가 한 칸에 몰리지 않고 두 칸에 나뉘어 홀전자가 2개다

③Z = 10(Ne): 2p 까지 꽉 차 홀전자가 0개가 되고, 그래서 반응성이 거의 없는 비활성 기체다

④Z = 19(K): 3d 칸이 비어 있는데도 19번째 전자는 4s 로 간다. 4s 가 3d 보다 에너지가 낮기 때문이다

⑤Z = 24(Cr) 와 29(Cu) 는 예외로, 4s 전자 하나가 3d 로 옮겨 3d 를 반 또는 꽉 채운다

배치를 정하는 세 규칙

쌓음 원리

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p

에너지가 낮은 오비탈부터 차례로 채운다

파울리 배타 원리

오비탈 하나에 전자 최대 2개 (↑↓)

한 원자 안에서 네 양자수가 모두 같은 전자는 둘일 수 없다

훈트 규칙

에너지가 같은 오비탈 → 하나씩 먼저, 스핀은 나란히

전자끼리 떨어져 있어야 반발이 작아 에너지가 낮다

💡 홀전자가 성질을 바꾼다

①홀전자가 있는 원자는 자석에 끌리는 상자성을 띠고, 홀전자가 많을수록 그 성질이 강하다

②전자가 모두 짝을 이루면 자석에 약하게 밀리는 반자성이 된다

③같은 족 원소는 원자가 전자 배치가 같아(1족은 모두 ns¹) 화학적 성질이 비슷하다

④전이 금속은 4s 와 3d 의 에너지가 가까워 두 오비탈의 전자를 함께 내놓으며 여러 산화수를 가진다

직접 풀어보기

예제 1

나트륨(Na, 원자 번호 11)의 바닥상태 전자 배치를 쓰시오.

전자 11개를 에너지가 낮은 오비탈부터 채운다. 1s 에 2개, 2s 에 2개, 2p 에 6개를 넣고 남은 1개가 3s 로 간다.

1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

지수를 모두 더해 원자 번호와 같은지 확인한다.

2 + 2 + 6 + 1 = 11

▸ 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

마지막 전자 하나가 새 껍질의 3s 에 홀로 들어간다. 이 전자 하나를 쉽게 내놓기 때문에 나트륨은 반응성이 큰 1족 금속이다.

예제 2

산소(O, 원자 번호 8)의 바닥상태 전자 배치와 홀전자 수를 구하시오.

전자 8개를 쌓음 원리로 채운다.

1s² 2s² 2p⁴

2p 의 전자 4개를 훈트 규칙에 따라 세 칸에 하나씩 넣고, 남은 하나를 첫 칸에 짝지어 넣는다.

2p: ↑↓ ↑ ↑ → 홀전자 2개

▸ 1s² 2s² 2p⁴, 홀전자 2개

2p 에 전자가 4개라도 넷이 두 칸에 짝지어 들어가지는 않는다. 위 그림의 산소가 바로 이 배치다.

총정리

주껍질의 최대 전자 수

주양자수 n 인 껍질: 최대 2n² 개

n = 1 → 2, n = 2 → 8, n = 3 → 18, n = 4 → 32

부껍질의 최대 전자 수

s = 2, p = 6, d = 10, f = 14

방위 양자수 l 인 부껍질에 오비탈 2l + 1 개, 전자 2(2l + 1) 개

2022 평가원 모평 화학Ⅰ 유형 변형

바닥상태 원자의 전자 배치가 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ 인 원소는?

①F

②Ne

③Na

④Cl

⑤Ar

▸ ④ Cl

지수를 모두 더하면 전자 수, 곧 원자 번호다.

2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 이므로 원자 번호 17 인 원소를 고른다.

원자 번호 17 → Cl(염소)

🎯 시험 포인트

①전자 배치는 쌓음 순서대로 쓰고, 지수의 합이 원자 번호와 같은지 확인한다

②4s 가 3d 보다 먼저 채워진다

③He, Ne, Ar 처럼 껍질이나 부껍질이 꽉 찬 배치는 안정하다

④홀전자 수는 훈트 규칙에 따라 칸을 그려 센다. p³ 은 3개, p⁴ 는 2개다

⑤양이온은 가장 바깥 껍질의 전자부터 잃는다. Na⁺ 은 3s¹ 을 잃어 1s² 2s² 2p⁶ 이 된다

← 이전

원자 모형의 변천

주기율표와 원소의 성질

마지막 수정 2026-10-17

이 페이지가 도움 됐다면 후원하기