오비탈의 축퇴, degenerate orbital

오비탈의 축퇴, degenerate orbital

 

 

 

축퇴는 그림까지 그려서 설명할 것도 없는 아주 단순한 개념입니다.

영어로 ‘degenerate’인 축퇴의 의미는 단 한마디로 ‘같다’입니다.

 

뭐가 같나하면?

‘오비탈의 에너지 준위(레벨, 높이, 크기)가 같다’입니다.

 

 

 

예를 들어,

 

수소 원자의 경우에는, 한 껍질 내에 있는 오비탈의 에너지 준위는 모두 같습니다.

( 주양자수, n이 같은 오비탈은 에너지 준위가 모두 같다. )

( 한 껍질 내에 있는 오비탈의 에너지 준위는 축퇴되어있다. )

 

즉, 2s 오비탈과 2p 오비탈의 에너지 준위가 같다는 말입니다.

 

 

 

[그림] 수소 원자의 에너지 준위. 수소 원자 오비탈의 에너지 준위.

 

 

 

 

그러나 수소를 제외한 다전자 원자의 경우에는,

한 껍질 내에 있는 오비탈의 에너지 준위는 모두 같지 않습니다.

( s, p, d, f,... 순으로 증가한다. )

( 참고: n+l 규칙 https://ywpop.tistory.com/2841 )

 

단, 부껍질 내에 있는 오비탈의 에너지 준위는 모두 같습니다.

즉, 3개 2p 오비탈의 에너지 준위가 같고,

5개 3d 오비탈의 에너지 준위가 같습니다.

 

 

 

[그림] 다전자 원자의 에너지 준위. 다전자 원자 오비탈의 에너지 준위.

같은 전자 껍질이라도 (주양자수가 같은)

2s 오비탈의 에너지 준위와

2p 오비탈의 에너지 준위는 다르다. 이유는 ↓↓↓

( 참고: 다전자 원자에서 전자간 반발력 https://ywpop.tistory.com/6813 )

 

 

 

 

전이금속의 경우, 착화합물을 형성하기 전에는

5개 3d 오비탈의 에너지 준위는 모두 같습니다.

이때 d 오비탈은 ‘축퇴되어있다’라고 합니다.

 

그러나 착화합물을 형성하면,

5개 3d 오비탈은 2개 그룹으로 분리가 됩니다.

이때 d 오비탈은 ‘축퇴되어있지 않다’라고 합니다.

 

 

 

[그림] d 오비탈의 분리.

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/9247 ] 수소 원자 오비탈의 축퇴

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/23769 ] 수소 원자 오비탈의 에너지가 증가하는 순서로 나열

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.blogspot.com/2024/05/blog-post.html ]

수소 원자와 다전자 원자의 에너지 준위가 다른 이유

Why energy level of orbitals is different for hydrogen and other multi-electron atoms?

 

 

 

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