화학 시약, pH 시약, 정성 분석, 정량 분석 – 이들은 분석 화학과 관련된 용어 중 일부에 불과합니다. 이 화학 분야에 또 무엇이 숨겨져 있습니까? 이 섹션에서 이 질문에 대한 답을 찾을 수 있습니다!
원자 수준에서 세계는 양자 역학의 원리에 따라 작동합니다. 원자 구조에 대한 기본 정보에 대한 지식은 우리의 현실을 제대로 이해하는 데 필요하며 화학 세계와 그 종속성에 대해 더 배우기 위한 기초입니다.
물질을 구성하는 개별 입자는 원자입니다. 우리를 둘러싼 모든 것은 원자입니다. 원소는 원자의 합입니다. 철은 철 원자로, 구리는 구리 원자로 구성되어 있습니다. 그렇다면 원자는 무엇으로 구성되어 있습니까? 우리 대부분은 답을 알고 있습니다. 양전하를 띤 양성자, 음전하를 띤 전자, 전하가 없는 중성자입니다. 이게 정답인가요? 물론입니다. 하지만 화학자가 하는 방식으로 원자를 보면 원자는 핵과 주변 전자 구름이라는 두 가지 기본 요소로 구성되어 있다고 대답합니다.
원자의 핵은 그 중심이며 가장 중요한 부분을 구성합니다. 양성자(양전하)와 중성자(전기적으로 중성)로 구성됩니다. 이들은 나눌 수 없는 구성 요소가 아닙니다. 양성자와 중성자는 모두 쿼크라고 불리는 더 작은 입자로 이루어진 내부 구조를 가지고 있습니다. 양성자는 두 개의 상위 쿼크와 하나의 하위 쿼크로 구성됩니다. 그러나 중성자는 구조에 하나의 상위 쿼크와 두 개의 하위 쿼크를 가지고 있습니다.
원자에는 명확하게 정의된 가장자리가 없습니다. 이는 전자 구름이 있기 때문입니다. 전자 구름은 전자가 존재할 확률이 가장 높은 영역입니다(중요: 전자가 이동하는 경로를 명확하게 결정할 수 없습니다. 공간의 다른 영역에서 전자를 찾을 확률만 결정할 수 있음). 전자 구름은 원자핵 주위를 도는 전자로 구성됩니다. 핵 바로 옆에서 전자 구름의 밀도가 가장 높고 핵에서 멀어질수록 구름이 더 확산됩니다.
원자에 있는 각 전자의 상태는 파동 함수로 설명됩니다. 파동 함수는 슈뢰딩거 방정식에 대한 수학적 솔루션입니다. 차례로, 이 방정식은 몇 가지 기본 조건이 도입되면 풀릴 수 있습니다. 이러한 이유로 양자수가 사용되었습니다. 주어진 원자에서 각 전자의 양자 상태를 고유하게 설명하는 양자 수는 다음과 같이 간략하게 특성화됩니다.
전자의 에너지를 담당합니다. 연속된 자연수의 값을 가집니다. 범위는 1에서 무한대입니다. 실제로는 그렇지 않으며 대부분 n 의 범위는 1에서 7입니다. 동일한 주 양자 번호를 가진 준위를 전자 껍질이라고 합니다.
에너지를 보다 정확하게 정의합니다. 방위각 양자 수의 값은 주어진 원자 껍질의 하위 껍질을 결정합니다. 원자 궤도의 모양은 또한 이 숫자의 값에 따라 달라집니다. 방위각 양자 수는 0에서 ( n -1)까지의 값을 갖습니다.
자기 양자 수의 값은 방위각 양자 수에 따라 다릅니다. 자기 양자수 m 은 – l에서 l(0 포함)까지의 값을 갖습니다. 자기 양자 수에 대한 지식 덕분에 공간에서 오비탈의 상호 위치가 결정되어 주어진 하위 수준에서 오비탈 수에 대한 정보를 제공합니다.
원자핵 주위를 이동하는 동안 전자도 자신의 축을 중심으로 이동합니다. 이 움직임을 스핀이라고 하며 스핀 양자 수와 관련이 있습니다. + ½ 및 - ½의 두 가지 값만 있습니다. 각 원자 궤도는 스핀 양자 수 값이 다른 두 개의 전자를 포함할 수 있습니다. 양자수를 설명할 때 화학의 기본 법칙 중 하나인 파울리 배타 원리 를 빼놓을 수 없습니다. 이 원리에 따르면 원자는 동일한 양자수를 가진 두 개의 전자를 포함할 수 없습니다. 원자의 전자는 적어도 하나의 양자수 값이 달라야 합니다. 
원자핵은 특정 확률로 전자를 찾을 수 있는 전자 구름으로 둘러싸여 있습니다. 이 전자는 적절한 전자 껍질에 배열됩니다. 간단히 말해서, 전자 껍질 은 동일한 주 양자 수 n 을 갖는 준위입니다. 원자핵에서 가장 멀리 떨어진 껍질을 원자가 껍질 이라고 합니다. 이 껍질에서 궤도를 도는 전자를 원자가 전자 라고 합니다(다른 원소의 원자 또는 같은 원소의 원자 사이에 화학 결합을 생성합니다). 각 전자 껍질은 문자로 식별됩니다. 따라서 n = 1의 경우 문자는 K이고 n = 2의 경우 문자는 L입니다(n 1 ~ 7의 경우 문자는 K ~ Q). 원자의 각 전자 껍질은 하위 껍질로 구성됩니다. 서브쉘 은 방위각 양자수 l 로 정의됩니다. 하위 껍질에는 정확히 정의된 동일한 에너지 값을 가진 전자가 있습니다. 또한 서브쉘에는 특정 '용량'이 있습니다. 여기에는 2*(2* l +1)가 포함될 수 있습니다. 여기서 l 은 방위각 양자 수입니다. 서브쉘에는 s, p, d, f, g, h 등의 문자 지정도 있습니다.
원자의 전자 배열 을 정확하게 결정하려면 에너지 준위의 순서(에너지 값이 증가함에 따라 개별 서브쉘과 쉘의 순서)를 알아야 합니다. 구성은 개별 전자를 에너지 수준에 할당하는 것입니다. 원자에는 두 가지 에너지 상태가 있습니다. 바닥 상태와 여기 상태 입니다. 전자가 확장 규칙에 따라 개별 궤도에 분포할 때 바닥 상태를 관찰합니다. 그러면 에너지가 가장 낮습니다. 원자가 일정량의 에너지를 받으면 전자는 저에너지 궤도에서 자유 고에너지 궤도로 이동할 수 있습니다. 그러면 우리는 원자의 여기 상태에 대해 이야기하고 있습니다. 따라서 바닥 상태에서 원자의 정확한 전자 배열 을 찾기 위해서는 파울리 배타 원리를 관찰하면서 증가하는 에너지에 따라 개별 오비탈을 채워야 합니다. 이러한 원칙에 따라 연속적인 껍질의 수, 연속적인 하위 껍질의 문자 지정 및 특정 오비탈의 전자 수의 표기법을 특징으로 하는 소위 전체 구성 표기법이 생성됩니다. 축약된 전자 구성 표기법 은 초기에 나머지 전자로 보충되는 희가스의 전자 구성 형태로 코어를 포함합니다.
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