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바나듐 전자 배열: 중요한 사실

바나듐의 전자 배열이라는 매혹적인 세계에 함께 뛰어들어 봅시다. 이 글에서는 이 원소의 반응성과 안정성을 해독해 보겠습니다.

Sep 06,2023

바나듐의 전자 배열이라는 매혹적인 세계에 함께 뛰어들어 봅시다. 이 글에서는 이 원소의 반응성과 안정성을 해독해 보겠습니다.

바나듐의 전자

원자 번호 23은 바나듐을 나타내지만, 바나듐의 거동에 대한 지식을 얻으려면 전자가 원자핵 주위를 어떻게 움직이는지 살펴보는 것이 좋습니다. 1912년 원자 궤도에 대한 혁신적인 설명을 제공한 닐스 보어에게 큰 박수를 보냅니다.

전자가 핵 주위를 원형 또는 궤도를 따라 회전하는 모습을 상상해 보세요. 여기서 'n'은 각 경로를 나타냅니다. 첫 번째 궤도는 어린이를 위한 K이고, 그 다음은 L, M, N이 이어집니다. 궤도가 수용할 수 있는 전자의 수는 2n²으로 주어집니다. 바나듐의 전자 껍질은 각각 K, L, M, N 껍질이라고 하며 고유한 에너지 준위를 갖습니다.

간단히 말해, K는 2개의 전자를 가지고 있으며, L도 2개의 전자를 수용하고, M은 6개의 전자를 가지고 있습니다. N은 두 사람이 공유하고, 마지막으로 전자의 무리는 d 궤도에서 3개를 공유합니다.

이제 바나듐이 안정된 기저 상태일 때의 전자 배열을 살펴보겠습니다: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³ 4s². dxy, dyz, dzx 궤도에서 3개의 짝짓지 않은 3d 전자가 제각각 활동하고 있습니다.

아우프바우 원리: 원자의 구성 블록

독일어로 "쌓아 올리다"를 의미하는 아우프바우는 여기서 우리의 신뢰할 수 있는 안내자입니다. 이 원리는 닐스 보어와 파울리 과학자들에 의해 고안되었으며, 바나듐의 전자가 하위 에너지 준위에서 어떻게 스스로 배열하는지 이해하는 데 도움이 됩니다. 간단히 말해, 전자는 고에너지 자리로 이동하기 전에 낮은 에너지 자리를 채우는 것을 좋아한다는 것입니다.

자세히 살펴보겠습니다:

궤도	궤도 (n)	궤도 에너지 (n + l)
3d	3	5
4s	4	4

4s의 에너지 준위는 3번째보다 약간 느긋합니다. 따라서 4s에 공간이 있으면 전자는 3번째로 이동하기 전에 그곳에서 움직이는 것을 선호합니다.

이 원리를 따르는 전자 채우기 공식은 다음과 같습니다: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d.

먼저, 첫 번째 궤도는 원소의 초기 두 전자를 위한 아늑한 공간입니다. s 궤도는 두 개만 수용할 수 있으므로, 다음 전자는 2s 궤도로 이동합니다. p 궤도는 6개의 전자를 수용할 수 있으므로, 나머지 6개는 두 번째 궤도를 채우기 위해 2p 궤도로 이동합니다.

이제 바나듐의 나머지 전자는 가방을 싸서 세 번째 궤도로 향합니다. 두 개의 행운아는 3s 궤도에 자리를 잡고, 다음 여섯 개는 세 번째 궤도에서 가득 찬 후 3p 궤도로 이동합니다.

마지막으로, 나머지 전자는 4s 궤도에 자리를 잡습니다. 처음 두 개는 그곳에 자리를 차지하고, 다음 세 개는 3p 궤도로 이동합니다.

그리고 짜잔! 이것은 바나듐의 안정된 기저 상태에서의 전자 배열을 제공합니다: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³ 4s².

바나듐의 전기적 흥분: 전자의 춤

이제 한 단계 더 나아가서 이야기해 봅시다. 바나듐 원자 에너지 준위와 전자 껍질의 세계에서 우리는 s, p, d, f라는 매력적인 단위인 하위 에너지 준위를 가지고 있습니다.

바나듐이 전자 세계에서 어디에 있는지 알아보려면 방위 양자 공식을 사용합니다:

I = 0 ~ (n – 1)

궤도 번호	l	궤도 번호	하위 껍질 수	하위 껍질 이름	전자 수용량	전자 배열
1	0	1	1	1s	2	1s²
2	0 1	1	2	2s 2p	2 6	2s² 2p⁶
3	0 1 2	3	3	3s 3p 3d	2 6 10	3s² 3p⁶ 3d¹⁰
4	0 1 2 3	1	4	4s 4p 4d 4f	2 6 10 14	4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹

바나듐이 흥분하면 전자를 이동시켜 일부를 에너지 준위로 보냅니다. 이러한 활동적인 변환은 일반적으로 바나듐이 에너지를 흡수하거나 원소와 상호 작용하여 전자의 재배열을 일으킬 때 발생합니다.

이제 p 하위 껍질에 대해 이야기해 봅시다. p 하위 껍질에는 전자를 위한 세 개의 자리가 있습니다. px, py, pz입니다. 이 자리 각각은 두 개의 전자를 수용할 수 있습니다.

바나듐의 상태 배열은 다음과 같습니다. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³ 4s² 3dxy¹ 3dyz¹ 3dzx¹ 4s¹ 4px¹. 그리고 흥미로운 부분은 이 배열이 바나듐의 원자가에 대한 정보를 제공한다는 것입니다. 5개의 전자가 작용하므로 바나듐은 5가의 원자가를 나타냅니다. 때로는 3가의 원자가를 갖는 것처럼 행동하고, 때로는 5가의 원자가를 갖는 것처럼 행동하는 성격과 같습니다.

하지만 이 전자 배열은 바나듐의 또 다른 자아와 같다는 것을 기억하십시오. 이동된 전자는 결국 원래의 배열로 돌아갑니다.