원자에서 전자의 존재 방식이 궁금합니다.
원자핵은 원자에 비해서 엄청나게 작은 공간을 차지하고 실제로는 대부분 전자의 오비탈이 많은 부피를 차지하고 있는 것으로 들었습니다. 그렇다면 전자는 그 오비탈 안에 다른 전자 오비탈이 들어오지 못 하게 어떻게 차단을 하는 것인가요? 전자는 개수가 제한 되어 있는데 어떻게 원자의 부피를 차지할 수 있나요? 어떤 원리인지 궁급합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
전자는 양자역학적으로 특정 에너지 상태와 공간 분포를 가지는 오비탈 안에 존재하며 동일한 오비탈에 두 개 이상의 전자가 들어가지 못하는 이유는 파울리 배타 원리에 의해 같은 양자 상태를 공유할 수 없기 때문입니다 전자는 파동처럼 퍼져 있는 상태로 오비탈 전체에 분포하지만 각 오비탈은 정해진 에너지 준위와 공간 구조를 갖고 있어서 전자의 수와 위치가 제한됩니다
안녕하세요.
전자기력의 힘입니다.
원자핵의 주위에 있는 전자는 원자핵 주변에 존재함으로써 전기, 자기적인 힘을 갖고있습니다.
다른 전자가 이 영역을 침법하기 위해서는 이 전자기력을 뚫고 들어와야하는데
서로 밀어내는 척력이 발생하여 침범을 할 수 없습니다.
우리가 물체를 만질 때에도 이 전자기력에 의해 실제로 닿지 않지만
닿은 것처럼 느끼는 이유입니다.
(물체의 원자와 우리 손가락의 원자가 직접 만나지 않고 전자기력에 의한 척력에 의해 서로 밀어냄)안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
해당 오비탈에 들어오지 못하게 차단을 한다기보다는, 같은 마이너스 전하를 띠는 전자끼리 정전기적 반발력이 발생하여 최대한 멀어질 수 있는 경로를 구성하는과정에서, 오비탈 간 각도가 가장 크게 구성되는것입니다.
감사합니다.
안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.
전자의 움직임과 배치에 관한 원리를 설명하기 위해서는 양자역학이라는 물리 이론을 이해해야 합니다. 양자역학은 미시세계의 입자와 그들의 특성을 설명하는 이론으로서, 원자 및 전자의 동작을 이해하는 데 필수적입니다.
양자역학에서는 전자의 위치와 운동을 정확히 추적하는 대신, 전자의 상태를 확률적으로 설명합니다. 이러한 상태는 오비탈이라고 불리는 공간적인 영역으로 표현됩니다. 오비탈은 전자가 있을 가능성이 높은 영역으로, 원자 내부의 특정 에너지 수준에서 전자가 차지하는 공간을 나타냅니다.
원자 내의 오비탈은 특정 크기와 형태를 가지며, 오비탈은 서로 겹치지 않도록 배치됩니다. 이는 폴리의 배제 원리라고 알려져 있으며, 원자 내에서 전자의 수는 제한되어 있습니다. 폴리의 배제 원리에 따라 오비탈은 전자를 최대한 멀리 떨어뜨리도록 배열되어 있어서 다른 오비탈과의 중첩을 피합니다.
전자의 수가 제한되어 있기 때문에, 원자는 전자를 수용할 수 있는 공간적인 한계를 가지고 있습니다. 전자의 수가 증가하면 새로운 오비탈이 만들어지거나 기존의 오비탈이 채워지게 되는데, 이것이 원자의 크기나 부피를 결정하는 요인 중 하나입니다.
이렇게 오비탈의 배치와 전자의 수는 원자의 구조와 성질을 결정합니다. 다양한 원자간 상호작용과 오비탈의 에너지 차이로 인해 원자는 안정한 형태로 구성되고, 전자는 서로 다른 에너지 수준의 오비탈에 채워지게 됩니다.
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
물질을 이루는 원자는 중심에 (+)전하를 띠는 원자핵이 있고, 그 주위에 (-)전하를 띠는 전자들이 있습니다. 원자를 이루는 전자들은 특정한 규칙(파동함수)에 따라 배치되는데, 이것을 '오비탈'이라고합니다
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
전자가 오비탈 안에 자리를 잡는 것은 양자역학의 원리에 따라 결정됩니다. 양자역학에서는 전자의 위치와 운동 상태를 동시에 정확하게 측정하는 것이 불가능하다는 원리가 있습니다. 따라서, 우리는 전자의 위치와 운동 상태를 예측할 수 있는 확률적인 모델을 사용하게 됩니다.
전자가 오비탈 안에 자리를 잡게 되는 것은 이러한 확률적인 모델에 따라 결정됩니다. 이 모델에서는 전자가 오비탈 안에서 특정한 운동 상태를 갖게 되면, 그 운동 상태에 해당하는 위치에서만 발견될 수 있습니다. 다시 말해, 오비탈 안에서 전자가 자리를 잡게 되면, 그 오비탈에서만 발견될 수 있습니다.
전자가 오비탈 안에 자리를 잡게 되면, 그 오비탈 안에서 다른 전자가 자리를 잡을 수 없습니다. 이는 양자역학의 원리에 따라 결정됩니다. 따라서, 전자의 수가 제한되어 있지만, 이들은 각자의 오비탈 안에서 만날 수 없으므로 원자의 부피를 차지할 수 있습니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.전자는 전기적인 힘에 의해 원자 핵 주위에서 움직이며, 다른 전자들과 상호작용합니다. 이 상호작용은 전자들이 서로의 움직임을 제한하고, 일정한 공간을 차지하도록 도와줍니다. 전자들은 서로의 전기적인 반발력과 중력적인 인력에 의해 양자 상태를 적절하게 조정하여 원자의 부피를 차지하게 됩니다.
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.
차단이라기 보단 원자가 가질수 있는 전자가 정해져 있는것이고
부피를 차지하는 것은 전자가 계속 움직이고 있기 때문입니다.
멈춰있는 것이 아니라 특정 형태에서 계속 움직이고 있습니다 .
이를 구하는 방정식이 바로 슈뢰딩거의 파동방정식인것으로 알고 있습니다.
'파울리의 배격 원리'라는 원리가 적용됩니다. 파울리의 배격 원리는 양자역학에서 전자 구조를 설명하는 규칙 중 하나로, 동일한 양자 수자를 가지는 전자는 같은 오비탈 내에서 최대 두 개까지만 존재할 수 있다는 원리입니다.
즉, 오비탈에 있는 전자의 수량은 제한되어 있으며, 동일한 오비탈에 속하는 전자는 스핀이 다르더라도 동시에 존재할 수 없습니다. 이는 파울리의 배격 원리가 전자의 양자적 성질에 기반하고 있으며, 서로 다른 전자는 서로 다른 양자 상태를 가지는데 이를 '스핀'이라고 합니다. 따라서 한 오비탈에는 최대 두 개의 전자가 존재할 수 있으며, 이를 통해 전자의 부피를 차지하고 원자의 전체 부피를 형성하게 됩니다.
