전자 배치

Electron Configuration

전자는 쌓음 원리, 파울리 배타 원리, 훈트 규칙에 따라 오비탈에 채워져요. 에너지가 낮은 오비탈부터 채우고, 한 오비탈에는 스핀이 반대인 전자 최대 두 개만 들어가며, 같은 에너지 오비탈에는 홀전자를 먼저 배치해요. 원자 번호가 달라지면 전자 배치가 바뀌고, 홀전자 수는 자성과 화학적 성질과도 연결돼요. 원자 번호를 바꾸면 오비탈 에너지 다이어그램에서 전자 배치가 어떻게 쌓이는지 보여요.

전자는 어디에 들어가는가?

💡 비유: 아파트 층에 입주하기

①1층(1s)부터 채운다 → 쌓음 원리 (Aufbau)

②한 방에 최대 2명, 스핀 반대 → 파울리 배타 원리

③같은 층이면 각 방에 1명씩 먼저 → 훈트 규칙

④이 세 가지 규칙이 전자 배치를 결정한다

원자 번호별 전자 배치

원자 번호 Z6

🔍 슬라이더로 확인해보라!

①Z=1(H): 1s¹. 하나의 전자

②Z=6(C): 1s²2s²2p². 2p에서 훈트 규칙!

③Z=10(Ne): 2p 완전히 채움 → 비활성 기체

④Z=19(K): 3d보다 4s를 먼저 채움 (에너지 역전)

세 가지 규칙

쌓음 원리 (Aufbau)

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p

에너지가 낮은 오비탈부터 채운다

파울리 배타 원리

한 오비탈에 최대 2개 (↑↓)

같은 양자수를 가진 전자는 존재할 수 없다

훈트 규칙

같은 에너지 오비탈 → 홀전자 먼저

전자 간 반발을 최소화하는 배치

💡 홀전자와 화학적 성질

①홀전자가 많을수록 자기적 성질↑ (상자성)

②모든 전자 쌍 → 반자성

③전이금속(3d)의 다양한 산화수 = 홀전자 때문

④족이 같으면 최외각 전자 수가 같다 → 비슷한 성질

직접 풀어보기

예제 1

나트륨(Na, 원자번호 11)의 바닥상태 전자 배치를 쓰시오.

쌓음 원리에 따라 에너지가 낮은 오비탈부터 11개의 전자를 채운다.

1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

각 오비탈의 전자 수를 더해 원자번호와 일치하는지 확인한다.

전자 수 합 = 2+2+6+1 = 11

▸ 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

마지막 전자가 3s에 1개 → 나트륨은 1족 금속, 최외각 전자 1개.

예제 2

산소(O, 원자번호 8)의 전자 배치와 홀전자 수를 구하시오.

8개의 전자를 쌓음 원리로 채운다.

1s² 2s² 2p⁴

2p의 4개 전자를 훈트 규칙에 따라 배치한다.

2p 오비탈: ↑↓ ↑ ↑ → 홀전자 2개

▸ 1s² 2s² 2p⁴, 홀전자 2개

훈트 규칙으로 먼저 한 칸씩 채우므로 2p⁴에서 홀전자가 2개 남는다.

총정리

최대 전자 수

각 주껍질(n): 최대 2n² 개

n=1→2, n=2→8, n=3→18, n=4→32

오비탈별 최대 전자

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

부껍질(l) 하나에 2(2l+1)개

2022 평가원 모평 화학Ⅰ 유형 변형

바닥상태 원자의 전자 배치가 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ 인 원소는? (원자번호로 판단)

①F

②Ne

③Na

④Cl

⑤Ar

▸ ④ Cl

전자 수 합 = 2+2+6+2+5 = 17

원자번호 17인 원소를 찾는다.

원자번호 17 → Cl(염소)

🎯 시험 포인트

①전자 배치 쓰기: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶...

②4s가 3d보다 먼저 채워진다 (에너지 역전)

③비활성 기체(He, Ne, Ar) = 완전 채움 = 안정

④홀전자 수 세기: 자성, 결합 관련 문제

⑤이온의 전자 배치: 양이온은 최외각부터 제거