수소 원자의 에너지 준위 차이 ★

수소 원자의 에너지 준위 차이

 

 

수소 원자에서 에너지 준위가 높아질수록,

( 주양자수, n이 증가할수록 )

껍질과 껍질 사이의 에너지 준위 간격은 감소한다.

 

 

 

예를 들어,

n=2 껍질과 n=3 껍질 사이의 간격 보다

n=4 껍질과 n=5 껍질 사이의 간격이 훨씬 좁습니다.

( 껍질과 껍질 사이의 거리 차이가 아님에 주의하세요. )

( 껍질과 껍질 사이의 에너지 차이입니다. )

 

 

 

n=2 껍질과 n=3 껍질 사이의 에너지 차이를 계산하면,

ΔE = (2.18×10^(-18)) ((1/2^2) – (1/3^2))

= 3.03×10^(-19) J

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3122 )

 

즉, n=2 오비탈에 있는 전자가 n=3 오비탈로 들뜨려면,

3.03×10^(-19) J 만큼의 에너지를 흡수해야 됩니다.

 

 

 

n=4 껍질과 n=5 껍질 사이의 에너지 차이를 계산하면,

ΔE = (2.18×10^(-18)) ((1/4^2) – (1/5^2))

= 4.90×10^(-20) J

 

즉, n=4 오비탈에 있는 전자가 n=5 오비탈로 들뜨려면,

4.90×10^(-20) J 만큼의 에너지를 흡수해야 됩니다.

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/6679 ] 수소 원자 오비탈의 에너지 준위 간격과 거리 간격

 

 

 

 

 

[ 그림 출처 wikimedia ] 수소 원자의 에너지 준위 (n = 1~4).

 

 

 

 

[참고] 각 오비탈의 에너지 준위가 마이너스 값을 가지는 이유

전자가 가장 들뜬(불안정한) 상태,

즉 전자가 너무나 들떠서 원자핵의 인력을 벗어나

이온화되는 에너지 준위를 ‘0’으로 기준 잡았기 때문이다.

0보다 안정한 상태는, 즉 0보다 작은 값은 마이너스(–)이므로,

각 오비탈의 에너지 준위는 마이너스 값을 가진다.

 

또는

이론적으로 가장 높은 에너지 준위는

전자가 이온화되는 지점인데,

그 지점을 ‘0’이라고 정했기 때문에,

( 원자핵과 전자 사이의 정전기적 인력 = 0 이므로, )

모든 껍질의 에너지 준위는 음수 값을 가진다.

( 관련 글 https://ywpop.tistory.com/3122 )

 

 

 

[참고] 우리 인간들이 정한 기준

지구상 고도의 기준이 해수면의 높이 = 0 m 이므로,

산의 높이는 (+)값이고, 바다 물속 깊이는 (–)값이 된다.

 

만약

지구에서 가장 높은 곳이 에베레스트 산 정상이고,

이곳의 높이를 0 m라고 기준을 잡으면,

해수면의 높이는 –8,848 m가 된다.

 

 

 

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