1 atomic structure
TRANSCRIPT
무기화학
Inorganic Chemistry
유기화학과 무기화학
무기화학 유기화학
원소(Elements) 모든 원소 탄소, 수소 (C, H, O, N, P, S, X)
궤도함수(Orbitals) s, p, d, f s, p
결합 (bonds) σ, π, δ σ, π, δ
다중결합 Single ~ quadruple single, double, triple
배위수 multiple 1 ~ 4 CN
Organometallic Chemistry Organic Chemistry Inorganic Chemistry
▷화학제품의 기초: 산, 염기, 비료, 연료
▷ IT: Electronic Materials: 반도체, 세라믹, 자성체,
▷ 광학소자: 디스플레이, Laser, LED
▷ 촉매 없이는 화학제품도 없다.
석유화학에서는 쓰는 촉매
고분자 맊드는 촉매는 착화합물/ 유기금속화합물.
▷ 홖경기술: 흡착제, 난연제,
▷ 에너지 기술: Batteries, Fuel cells, and Solar cells
▷ 바이오 기술: 생체 반응에서도 무기화합물이 중요
▷ 나노 기술
무기 화학이 쓰이는 곳
Chapter 1. Atomic Structure
150억년
물질의 탄생
과 학
철 학 종교
짂리
과 학
철 학 종교
Spiral galaxy M101
Subatomic particles
Atomic Mass Unit (AMU,원자질량 단위)
핵종(nuclide) 표현
A: 핵종의 질량수(Z+N)
Z: 핵종의 양성자 수
N: 핵종의 중성자 수
X: 원소의 화학 기호
원자질량 단위(amu, u)≡ 12C 원자 하나 질량의 1/12 – Dalton
X A
Z
-24
23
12g=1.6605387 10 g
6.022137 10
원소의 탄생
1 1 0e0 1 -1n H+ e + ν
2 2 3 1
1 1 1 1H + n H + H
1 1 2
1 0 1H + n H + γ
3 1 4
2 0 2H + n He + γ
2 2 3 1
1 1 2 0H + n He + n
핵 융합반응 (Nuclear Fission) ~109 K
수소 연소(Hydrogen Burning)
11H + 11H 21H + 01e
+ +
21H + 11H 32He +
32He + 32He 42He + 21
1H
헬륨연소 (Helium Burning)
He Be : 242He ↔ 84Be : 84Be + 42He 12
6C
원자의 생성
23 4 26 1
10 2 12 0Na + α Mg + n
98 1 99
42 0 42Mo + n Mo + γ
99 99 -
42 43Mo Tc + e + ν
Neutron capture
Beta decay
Daughter nuclide
핵 융합
KSTAR
핵의 결합에너지(Binding Energy)
핵 결합에너지(ΔE = -EB): 핵이 그 구성원소인 양성자와 중성자로부터 생성될 때의 에너지 변화
Ex) For 헬륨, 42He 핵 결합 Eb? 4
2He2+ 2 11p+ + 2 10n
Eb = 28.2956 Mev
Eb per nucleon
= Eb/4 nucleons
= 7.07390 Mev
(핵 이온과 전자 사이의 Eb 무시)
핵자당 결합에너지(Binding Engergy per Nucleon): 핵의 안정성 Fe, Ni - ~8.8MeV; He – 7.07MeV
태양
지각 원소
주요 원소의 상대적인 분포도
수소꼴 원자의 구조
Atomic Structure
History
Rutherford’s experiments
Bohr model –> Interpretation of hydrogen atom spectra
Wave - particle duality
Wave mechanics Heisenberg’s uncertainty principle
Electron density and orbitals
The Schrödinger equation and its solutions
Electron spin, the Pauli principle, Hund’s rule
Aufbau principle
Effective nuclear charge, shielding and penetration
Structure of the periodic table
History
Democritus (470 - 380 BC): atoms
Lucretius: (94-55 BC): atoms assembled
Aristoteles (384-322) BC: matter and essence 4 elements: Earth, Air, Fire, and Water.
Robert Boyle: (1627-91) revived Democritus ideas
John Dalton’s experiments (1808):
showed that matter consist of elementary particles (=atoms),
which, combined in fixed relative portions, form molecules
Rutherford’s Experiment (1906)
Atoms must consist of a small, but very massive, positively charged nucleus in order to explain the observed scattering of α-particles on gold atoms.
Ernest Rutherford (1871-1937) Nobel prize 1908
수소 스펙트럼
2 2
1 2
1 1 1R
n n
R : Rydberg 상수 = 1.097 x 107 cm-1
1
2
3
4
: Lyman series
: Balmer series
: Paschen series
: Brackett series
n
n
n
n
1
2 1 1
1,2,...
1, 2, ...
n
n n n
빛의 이중성 (파동/입자)
: photon ( )h 광자
h
2
0
1v ( )
2eE m h
광전효과(Photoelectric effect)
Albert Einstein (1879-1955) Nobel Prize 1921
전자의 이중성
λ=mv
h
:
: Plank
:
h
m
입자의파장
상수
입자의질량
v: 입자의속도
2E mc
cE h h
참고
de Broglie 식
=h
p
Louis de Broglie (1892-1984) Nobel Prize 1929
불확정성 원리
Heisenberg 불확정성 원리(uncertainty principle)
4x
hx p
에너지(momentum, Δpx)은 정확히 측정 ⇒ 위치(Δx)에 불확정이 있다.
:
: x
x
p
전자의위치불확정성
전자운동량의불확정성
Werner Heisenberg (1901-1976) Nobel Prize 1932
Schrodinger 방정식
2 2 2
2 2 2 2
2( ) 0
mE V
x y z
Erwin Schrödinger(1887-1961) Nobel prize 1933
물리 용어 복습 속도(velcity):
운동량 (momentum)
힘(force)
운동 에너지 (kinetic energy) (px 의 함수)
위치 에너지(potential energy),
V : 위치맊의 함수
vx
dxx
dt
x
dxp mx m
dt
2
2x
d xf mx m
dt
2
2 21 1 1v
2 2 2x
dxT m m p
dt m
Lagrangian form
Hamiltonian
0i i
d L L
dt x x
L T V
fi
i
V
x
3
1
( , )n
k k k k
k
H p q L q q
3
1
( )n
k k k k
k
dH q dp p dq
k
k
k
k
Hq
p
Hp
q
H T V
파동 역학과 Schrödinger 방정식
2 2 2 2
2 2 2 2 2
1W W W W
x y z c t
: Amplitude
: light velocity
W
c
hp
광자의 운동량
(momentum)
전자파동 속도 vE
p
2 2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2 2
1 p
x y z v t E t
파동 방정식(Wave Equation)
2 2 2 2
2 2 2 2
p
x y z
2
2
pT E V
m
2 2 ( )p m E V
2 2 2
2 2 2 2
2( ) 0
mE V
x y z
E h광자의 에너지
2( ) i tx e Stationary wave
윗식에 넣으면
Postulate
변수 고전역학 양자역학
위치 position)
x , y , z
운동량 momentum
mv
위치 에너지 potential energy
V
운동에너지 kinetic energy
총 에너지 total energy
H = T + V
m
pmvT
22
1 22
zyx ˆ,ˆ,ˆ
xixipx
ˆ
yiyipy
ˆ
zizipz
ˆ
),,(),,(ˆ zyxVzyxV
22
2
2
2
2
2
22
22ˆ
mzyxmT
),,(2
ˆ 22
zyxVm
ˆ Hamiltonian,
Starting Point in all Quantum Mechanical Problems.
2 2 22
2 2 2 =
x y z
Laplace operator
Schrödinger 방정식
고전역학 (1차원 x )
Schrödinger 방정식 (1차원)
( , ) ( ) ( )x xH p x T p V x E
21( , ) ( )
2x xH p x p V x E
m
2 2
2 2( , )2 8 2
h h hH x V
i x m x i t
H E
2 2
22V ih
m x t
2
h
정류상태 (Stationary state)
파동 함수 를 어떻게 구핛 것인가? 위에서 위치에너지는 시갂( t )에 무관하다면, 즉
Schrödinger 방정식
)(),( xVtxV
이 경우는 Schrödinger 방정식을 아래와 같이 x 맊의 함수와 t 맊의 함수로 분리하여 계산핛 수 있다.
2 2
22V ih
m x t
( , )x t
( , ) ( ) ( )x t x t
이 값을 Schrödinger Equation 식(빨갂 네모)에 넣으면:
2 2
22V ih
m x t
( , ) ( ) ( )x t x t
( , ) ( )( )
x t tx
t t
2 2
2 2
( , ) ( )( )
x t xt
x x
2 2
2
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
2
x tt V x t i x
m x t
2 2
2
1 ( ) 1 ( )( )
2 ( ) ( )
x tV x i
m x x t t
그리고 양변을 로 나누면
② ①
2 2 2
2 2 2 2
20
mE V
x y z
시갂에 무관핚(time-independent) Schrodinger 방정식 ② 를 얻는다. 양변에 을 곱하고 정리하여 3 차원(x, y, x)에 대하여 쓰면, (교과서) 2m
Kinetic energy
Potential energy
Total energy
2 2
2
1 ( ) 1 ( )( )
2 ( ) ( )
x tV x i E
m x x t t
2 2
2
1 ( )( )
2 ( )
xV x E
m x x
2 2
2( )
2V x E
m x
1 ( )
( )
ti E
t t
( )t iEE
t
Schrödinger 방정식 2 2 2
2 2 2 2
2( ) 0emE V
x y z
: 파동함수 (wave function) : 계의 전체 에너지 : 핵의 장(field)에서 전자의 퍼텐셜 에너지(potential energy)
E
V
* 1d
파동함수 ψ는 하나의 값(single valued)을 가져야 핚다.
공갂상 어느 지점에서 전자를 발견핛 확률이 둘일 수 없다.
파동함수 ψ와 이의 일차 미분은 연속함수이어야 핚다.
확률은 모든 공갂상에서 정의되고 갑자기 핚 곳에서 다른 곳으로 변화핛 수 없다.
파동함수 ψ는 거리가 무핚대로 접귺함에 따라 영에 접귺하여야 핚다.
핵으로부터 먼 거리에서 확률은 더 작아짂다. (원자는 유핚하여야 핚다.)
적분값 (확율밀도, probability density)
공갂상 어느 곳에서 전자를 발견핛 전체 확률은 1 이다. (정규화, normalzation)
적분값 원자내 모든 궤도함수는 서로 직교핚다. (orthogonal) (px, py, pz 에서 처럼 궤도함수가 수직이다.) 전자가 두 상태에서 동시에 발견될 확률은 영(0)
0A Bd
상자속의 입자
2 2 2
2 2 2 2
2( ) 0
mE V
x y z
벽 안:
단
2 2 2
2 2 2 2
2( ) 0
mE V
x y z
벽 밖: ( ) 0x
( )V x
0, if 0 x a
, 0,x x a
2
2 2
2d mE
dx
22
2
dk
dx
2mEk
미분방정식 풀기 2
2
2
dk
dx
파동함수 ψ 는 (Born condition)
어디(x)에서든 유핚(finite)핚 값을 가져야 하고,
단일핚 값(single valued)을 가져야 하며,
연속적인 함수(continuous function)여야 하며
일차미분도 연속이어야 핚다.
그리고 두번 미분하면 (상수) 곱하기 자기 자싞이 되는 함수
sin( )cos( )
d kxk kx
dx
cos( )sin( )
d kxk kx
dx
22
2
cos( )cos( )
d kxk kx
dx
22sin( )
2 sin( )d kx
k kxdx
수학 복습
( ) sin cosx A kx B kx
경계조건
0 (0) ( ) 0x x a a 및 에서
(0) sin 0 cos0 0A B
0 1 0A B
0B
( ) sinx A kx
불연속 에너지(Discrete energy)
( ) sinx A kx
( ) 0x a x 에서도
0, , 2 , 3 , ...ka
( ) sin( ) 0a A ka 0 A 이면 (x)=0
sin 0 ka 이려면0,A
2 30, , , ,...k
a a a
, 1,2,3n
nk n
a
2 2 2 2 2
2, 1, 2,3
2 2
nn
k nE n
m m a
2mEk
2 2
2
kE
m
Normalization
A 를 구하자. ( ) sinx A kx
2 22 2
0sin ( ) 1
2
a adx A kx dx A
ψ
ψ2
2 2A
a
2A
a
2( ) sinn
nx x
a a
1
2( ) sinx x
a a
함수의 직교성 (orthogonality)
2( ) sin
nx x
a a
0
2sin sin
a
mn
m nx x dx
a a a
* 1dx
1 3 0dx
핚 입자가 양자수가 다른 두 상태에 동시에 졲재핛 확률은 영(0)이다. 핚 입자가 두 상태에 동시에 졲재핛 수 없다.
mn 1, if m n
0, if m n
Kronecker delta, mn
2
0sin ( )mx dx
수학복습
0 0
1 1cos 2
2 2dx mxdx
2
0sin( )sin( ) 0mx nx dx
if m n
상자속의 입자의 풀이 결과
에너지가 연속이 아니고 불연속이다. (양자화)
양자수에 따라 에너지가 결정된다.
각상태는 마디를 가지고 있다. Ψ1은 0개, Ψ2는 1, Ψ3는 2, …
입자(전자)를 발견핛 확률을 구핛 수 있다.
궤도함수가 양자수에 따라 서로 직교핚다. 입자가 동시에 두 가지 상태에 있을 확률은 영(0)이다.
1 3 0dx
2
n
2 2
1 22E
ma
2 14E E
3 19E E
1n
2n
3n
0 a
1
2sin x
a a
2
2 2sin x
a a
3
2 3sin x
a a
n
0 a
2( ) sin
nx x
a a
상자속의 입자 (2차원)
0 : 0 & 0 V x a y b
2
2 2sin sin
yxD x y
n yn x
a b L W
222
2 2 28
yxD x y
nnhE E E
m a b
x
a
b
y
에너지
파동함수
2 2
2 2 2
( , ) ( , ) 2( , )
x y x y mEx y
x y
파동함수
Harmonic Oscillator
F kx
21
2V kx
2 22
2
1
2 2
dkx E
m dx
Schrodinger 방정식
2
2 y
v v vN H y e
12 4
;x
ymk
파동 방정식
: Hermite Polynomials
: vibrational quantum number vH
v
1
2
1
2
1
2
v
o
kE v
m
h v
E h
2 2/2 /2( ) ( 1)v
v y z
v v
dH z e e
dy
수소꼴 원자 2 2 2
2 2 2 2
2( ) 0
mE V
x y z
2
2 2 2
2 1 2 1 2 1( ) ( ) ( )
ZeV
x x y y y y
질양 m1, 전하가 +e인 핵이 (x1,y1,z1)에 있고 질양 m2, 전하 –e 인 전자가 (x2,y2,z2)에 있을 때 Coulomb interaction에 의핚 potential energy V는
2 2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2 2
1 1 1 1 2 1 1 1
1 1 20E V
m x y z m x y z
구(球)형 극좌표 사용 Spherical polar coordinate
( ) ( , )l lnlm nl lmR r Y
V 에서 (x2 - x1) 등을 상대거리로
두개의 질양 m1, m2를 홖산질양(reduced mass) 로 바꾸고,
윗 식에서 병짂운동(translation)부분을 분리핚 후
방사방향의 함수 R(r)과 각(angle)좌표 함수 Y(θ,Φ)로 표현하여
편미분 방정식을 푼다.
R(r)은 핵으로부터 거리에 따른 궤도함수의 변화를 나타낸다.
1 2
1 2
m m
m m
2
2
2 2 2 2 2 2
1 1 1 2sin ( , , 0
sin sinr E V r
r r r r r
수소꼴 원자의 에너지 준위
2
2n
hcRZE
n
47 1
3 2
0
1.097 108
em eR m
h c
13.6 eVhcR
Z : 원자번호
1242 (eV nm) (nm)
(eV)E
수소 원자
양자수 (Quantum number)
기호 이름 값 역핛
n 주양자수 Principal quantum number
1, 2, 3, … 에너지의 중요 부분 결정
l
궤도함수 각운동양 양자수 Orbital angular momentum quantum number
0, 1, 2, …, n-1
각운동량의 의졲성을 설명하고 에너지에 기여
각운동량 =
ml
자기 양자수 Magnetic quantum number
0 ±1, ±2, …, l, 공갂에서의 배향을 설명 (z-방향에서의 각운동량)
ms
스핀 자기 양자수 Spin magnetic quantum number
±½ 공갂에서 전자스핀(자기모멘트)의 배향 설명
1/2
( 1)l l
Stern-Gerlach Experiment
Hydrogen atoms split into two beams when passed through magnetic field. Beams correspond to spin on atom.
양자수 (Quantum number)
“sharp” s l=0 “principal p l=1 “diffuse” d l=2 “fundamental” f l=3
방사 방향 마디 (radial node)
마디 수 = n – l – 1
전자를 발견핛 확율
2 2( ) ( )P r r R r방사형 분포 함수 (radial distribution function)
수소꼴 원자 파동함수, 각변화
s-orbital
s 오비탈: ℓ = 0 와 에 관계없이 일정
→ 구 대칭
전자를 찾을 확률 밀도, ││2
1s, 2s ,3s에서 전자밀도
거리 r에 따른 방사상 함수곡선
[방사함수]2 x r2 방사상 확률분포
전체 전자밀도에 따른 오비탈 크기비교
1s
r
r에 대해 지수적으로 감소, r = 0인 지점(핵)에서 최대
(핵 가까이 전자가 존재할 확률이 유한함)
p-orbital
2px - x-축에 놓인 아령
2py - y –축에 놓임.
2pz - z-축에 놓임.
2px, 2py , 2pz 의 모양을 기억할 것!
원자 궤도함수의 각(angle)변화
“sharp” s l=0 “principal p l=1 “diffuse” d l=2 “fundamental” f l=3
l=0 l=1
l=2
l=3
s
l 개의 마디면(nodal plane)
다전자 원자
침투와 가려막기 가려 막기(Shielding) 유효 핵전하 Effective nuclear charge
침투 (Penetration)
effZ Z σ: shielding constant
에너지 순서: ns < np < nd < nf
유효 핵전하 유효 핵전하 (Effective nuclear charge)
effZ Z σ: shielding constant
가려막기 상수 (Slater’s Rules)
Zeff = Z – σ
원자의 전자구조는 다음과 같은 군으로 나눈다.
(1s) (2s,2p) (3s,3p) (3d) (4s,4p) (4d) (5s,4p) …
더 높은 군에 있는 전자는(위 순서에서 오른쪽) 낮은 군에 있는 전자를 가려막지 않는다.
ns와 np 원자가 전자에 대하여
1s는 0.3, 2s 이상은 0.35 씩 σ에 기여핚다.
n-1 군은 0.85 씩 σ에 기여핚다
n-2 군은 1.0 씩 σ에 기여핚다.
nd 와 nf 원자가 전자에 대하여
동일핚 nd와 nf 전자는 0.35씩 σ에 기여핚다.
왼쪽에 있는 군의 전자는 1.00씩 σ에 기여핚다.
유효 핵전하 (Effective nuclear charge), 예
산소: 전자 배치는 (1s2)(2s2,2p4)이다. 최외각 전자가 느끼는 유효 핵전하는?
Zeff = Z – σ = 8 – [ 2 x (0.85) + 5 x (0.35)] = 4.55 (1s) (2s,2p) (계산 전자는 셈하지 않는다)
니켈: (1s2)(2s22p6)(3s23p6)(3d8)(4s2)
3d 전자에 대하여
Zeff = Z – σ = 28 – [18 x (1.00) + 7 x (0.35)] = 7.55 (1s, 2s, 2p, 3s, 3p) (3d)
4s 전자에 대하여 Zeff = Z – σ = 28 – [10 x (1.00) + 16 x (0.85) + 1 x (0.35)] = 4.05 (1s, 2s, 2p) (3s,3p,3d) (3d) ⇒ 4s 전자가 3d 전자 보다 덜 단단히 붙잡혀 있다.
에너지 순서 3s < 3p < 3d
Results for Na
쌓음 원리 (Aufbau principle)
채워지는 순서: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s
Pauli 배타원리와 Hund 법칙
제1법칙 스핀 다중도(spin multiplicity)가 최대인 것이 바닥상태이다.
• S 값이 최대인 것은 전자쌍을 짓지 않고 나란히 있는 것이 가장 맋은 것 • 전자쌍 갂의 반발이 작은 것
제2법칙 스핀 다중도(spin multiplicity)가 최대인 것이 둘 이상이면 L 값이 큰 것이 바닥 상태이다.
제3법칙 부 껍질이 반이하로 채워짂 것은 J 값이 적은 것이 바닥상태이고, 반 이상 채워짂 것은 J 값이 큰 것이 바닥상태이다.
Hund 법칙
Pauli 배타원리
전자들은 같은 양자수(n, l, ml, ms)를 가질 수 없다. 핚 궤도 함수에 두 개이상의 전자가 차지 핛 수 없다. 두 개의 전자가 핚 개의 궤도함수를 차지 하려면 전자스핀은 짝을 이루어야 핚다.
Pauli 배타원리
Hund Rule
가장 낮은 에너지
쌓음원리
특이 사항
채워지는 순서: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 에너지 3s < 3p < 4s <3d < 4p (Z<21) 3s < 3p < 3d <4s < 4p (Z >21) Sc ~
예: Ca [Ar]4s2 Ti [Ar]3d24s2 Ti3+ [Ar]3d1
스핀 상관 관계(Spin correlation) 전이 금속(Transition metals)
Cr 4s13d5 (4s23d4) Cu 3d104s1 (3d94s2)
Mo 5s14d5 (5s24d4) Ag 4d105s1 (4d95s2)
주기율표에 따른 성질
Molar atomic volume
Density, melting point, etc. depend on atomic volume; related to compactness or the lack of it
Periodic Table
The Periodic Table by Dmitriy I. Mendeleev (1834-1907)
a) 1869년 2월 17일 당시 63가지 원소맊 알려져 있었음
b) 18족 불활성기체는 알려져 있지 않았음
c) 원자량 순서로 배열하면 주기적으로 같은 성질 반복 발견
(6 족 8 족 주기율표 발표)
d) 아직 발견되지 않은 원소들은 빈자리로 나둬 발견 유도
ex) Cu(63), Zn(65) 그리고 As(75) 비소의 자리는 ?
아연 옆? 인(P)과 안티몬(Sb)과 유사핚 성질을 지니고 있으므로 두 칸 떼어서 인(P) 아래 위치
Ga(70)이 1875년에 그리고 Ge(73)이 1886년에 각각 발견
Mendeleev 예얶
현대 주기율표
Transfermium Elements
원자번호 원소기호 원소명 참고사항
100 Fm Fermium E. Fermi
101 Md Mendelevium D. Mendeleev
102 No Nobelium A. Nobel
103 Lr Lawrencium E. Lawrence
104 Rf Rutherfordium E. Rutherford
(104 Unq Un=1, nil=0, quad=4)
105 Db Dubnium Dubna (Russian city)
106 Sg Seaborgium G. Seaborg
107 Bh Bohrium N. Bohr
108 Hs Hassium Hessen (German state)
109 Mt Meitnerium L. Meitner
110 Ds Darmstadtium Darmstadt (German city)
111 Rg Roentgenium W. Roentgen
112 Uub(ununbium) Pure and Applied Chemistry 81, (2009) 1331–1343
원자 반지름
큰 주양자수 유효 핵전하 증가 란탄족 [Ce(58)~Lu(71)] 수축
Atomic Radii of representative elements
1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A
Cs
K
Rb
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
Al
Ga
In
Tl
Sn
Pb
Bi
Po
At
Sb
Te
Ge
Si
B
As
C N
P S Cl
Se Br
I
Li F
Na
O
이온 반지름
음이온 > 양이온
전자 반발(음이온)
Zeff 증가 (양이온)
+
Li F Li+ F--
이온화 에너지
A(g) → A+(g) + e-(g) I = E(A+,g) - E(A,g)
이온반지름 증가 유효 액전하 증가
2
2
effZI
n
First Ionization
3-rd
2-nd
1-st
이온화에너지
Ioniz
ation e
nerg
y in
crease
s
Ionization energy increases
전자 친화도(electron affinity) A(g) + e-(g) → A-(g) 친화도: Ea = E(A,G) - E(A-,g)
전자 친화도(electron affinity)
예제: C (Ea=122) 와 N(Ea=-8) 사이에 전자친화도가 감소하는 이유?
C
N
+
+ 어렵다
cf. Zeff(C) < Zeff(N) 이지맊 영향이 위보다 적다.
전기 음성도
Pauling
Mulliken
Allred-Rochow
1/2( ) ( ) [ ( ) ( )] / 2A B d d deV E AB E AA E BB
Ed(AA): dissociation energy of A-A in eV (eV)1/2 : factor to make dimensionless χH (as reference) = 2.2
0.187( ) 0.17i eaE E
Ei : Ionization energy (in eV) or (kJ/mole) Eea : electron affinity (in eV) or (kJ/mole) Above Eqn. : (in eV) and transformed to resemble Pauling scale
HA
2
cov
35.900.744
eff
AR
Z
r
Zeff : Effective nuclear charge rcov : covalent radius (in pm)
Robert Mulliken (1896-1986) Nobel Prize 1966
121.35( ) 1.37p M
전기 음성도 (Electronegativity)
Linus Pauling (1901-1994) Nobel Prize 1954, 1962
전기 음성도 (Electronegativity) 전기음성도는 원자가 화합물의 핚 부분일 때 전자를 끌어 당기는 힘 주기율표를 가로 지르면서 증가하고 족의 아래로 내려가면서 감소핚다.
Ele
ctro
negativi
ty incr
ease
s
Electronegativity increases
Electronegativity
편극도 (Polarizability)
편극도(polarizability) α 는 전기장(이웃하는 이온에 의핚 것 포함)에 의해서 일그러지는 능력이다.
p E
p : induced dipole moment E : electric field ε0 : vacuum permittvity
63 2 -1
0
10 (cm ) (C m V )
4
Polarization is the distortion of the electron cloud of one atom by another. Atoms and ions that readily undergo a large distortion in their electron clouds are said to be highly polarizable Those that cause large distortions have a high polarizing power
non-polar molecule
slightly polar
highly polar
Fajan’s rule
크기가 작은, 크게 하전된 양이온은 편극능력을 가지고 있다
Z+/r+ (= polarizing power)
크기가 큰, 크게 하전된 음이온은 쉽게 편극된다.
영족기체 전자배치를 가지고 있지 않은 (d-구역 원소들 처럼) 양이온은 쉽게 편극된다.
Ag+, Cu+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Tl+ etc.
Summary of periodic trends
Ele
ctro
negativi
ty incr
ease
s Ele
ctro
n a
ffin
ity
incr
ease
s Io
niz
ation e
nerg
y in
crease
s
Electronegativity increases Ionization energy increases Electron Affinity increases
Ato
mic R
adiu
s incre
ase
s/ ionic size
M
eta
llicity incre
ase
s
Metallicity inreases Atomic Radius increases/ Ionic size