Electron Orbit, Orbital, Orbital Function   전자 궤도, 오비탈, 궤도 함수

1. [Bohr 원자모형]  `전자 궤도 (Electron Orbit)`

  ㅇ 전자가 원자 주위를 도는 Bohr 원자모형에 의한 고전적 물리적 원형 궤도


2. [양자역학적 모형]  `오비탈(Orbital)` 또는 `궤도 함수(Orbital Function)`

  ㅇ 원자 핵 부근의 전자의 위치 및 파동 특성을 확률적으로 설명하는 함수
     - 즉, 원자 내 전자의 양자역학적 파동함수 또는 상태
        . Bohr 원자모형에 의한 고전적 의미의 전자 궤도가 아니라,
        . 전자가 존재하는 공간적 위치 분포에 대응되는 확률분포 함수 (파동 함수)

  ㅇ 전자가 원자 주위에 `전자구름(Electron Cloud)` 형태로 존재할 양자역학적 확률모형
     - 양자역학의 불확정성 원리에 따라,
        . 원자의 각 상태에서 주어진 순간에, 전자의 `에너지`를 정확하게 지정할 수 있지만,
        . 그 `위치`는 정확하게 확정할 수 없음
     - 따라서, 오비탈은 주어진 에너지상태에서, 전자가 발견될 수 있는 장소로써,
        . 전자가 있을법한 위치의 확률분포에 대한 정보를 말함

     * 例) 철 원자
        . 전자구름의 반경은, 대략 1x10-10 m 정도이며,
        . 핵의 반경은, 대략 4x10-15 m 정도 (전자구름 보다 1/25,000 정도로 작음)


3. [양자역학적 모형]  원자 궤도 함수 (Atomic Orbital) : s,p,d,f 궤도함수  ☞ 부양자수 참조

  ㅇ s 궤도함수 (s Orbital : 구 대칭 임, 구형)
       
     - 궤도 양자수ㅣ = 0 인 핵을 가운데에 둔 구형(球形) 궤도함수 (구 대칭 임)
        . 단 하나의 배향 만을 갖으므로 자기 양자수 ml = 0 임
     - 전자가 존재할 확률밀도분포는, 여러 봉우리(전자 발견 확률 가장 높음) 및 골(0의 확률)을 보임
        . 1s 궤도함수 : 높은 봉우리 1개, 골 없음
        . 2s 궤도함수 : 높은 봉우리 2개, 골 1개
        . 3s 궤도함수 : 높은 봉우리 3개, 골 2개
           

  ㅇ p 궤도함수 (p Orbital : 동일 모양이지만 서로다른 세 방향, 아령 모양)
       
     - 좌표계 표현에 따라 3개(2px,2py,2pz)가 가능하고,
        . 例) 2px에서, 2는 주양자수(n), p는 부양자수(l), x는 공간 배향을 나타냄
     - 그 각각이, 
        . 같은 에너지 분포(모양)을 갖으나,
        . 서로다른 3개의 특정 방향으로 배향됨 (즉, 구 대칭이 아닌 아령 모양)
        . 원자핵 위치에서 전자 밀도의 마디(node,전자 밀도 없음)가 나타남 

  ㅇ d 궤도함수 (d Orbital)
     - 특정 방향으로 배향됨 (즉, 구 대칭이 아님)
     - 자기 양자수에 따라 공간 방향성이 다른 5개의 궤도로 나뉘어짐

  ㅇ 혼성 궤도함수 (Hybrid Orbital)
     - s, p, d 원자 궤도 함수의 조합으로 새롭게 형성된 궤도 함수
     - 혼성화 (Hybridization) : 원자 궤도 함수(s,p,d)의 혼합 과정을 일컫는 말


4. [양자역학적 모형]  원자 궤도 함수의 의미, 요약

  ㅇ 궤도 함수의 의미
     - 양자역학적 확률분포 임

  ㅇ 궤도 함수의 표현
     - 파동함수에 포함된 3개 양자수를 토대로 나타냄
        . (주양자수,부양자수,자기양자수)  ☞ 양자수(Quantum Number) 참조

  ㅇ 궤도 함수 내 전자 수
     - 각각의 궤도 함수에는, 전자가 2개까지 위치할 수 있음     ☞ 스핀 양자수, 파울리의 배타원리

  ㅇ 궤도 함수별 유형 (부껍질 유형 : l : 0,1,2,...,n-1  (l < n))
     - 부양자수 l = 0  ->  s 궤도함수 (구 대칭, 원형 모양), 최대 2개 전자 취함
     - 부양자수 l = 1  ->  p 궤도함수 (특정 배향, 아령형 모양), 최대 6개 전자 취함
     - 부양자수 l = 2  ->  d 궤도함수 (특정 배향, 네잎클로버 모양), 최대 10개 전자 취함
     - 부양자수 l = 3  ->  f 궤도함수, 최대 10개 전자 취함

  ㅇ 궤도 함수와 주기율표
     - s 궤도함수에 전자가 들어가면, 1족과 2족
     - p 궤도함수에 전자가 들어가면, 13족 ~ 18족
     - d 궤도함수에 전자가 들어가면, 3족 ~ 12족
     - f 궤도함수에 전자가 들어가면, 람타넘족과 악티늄족 원소


5. [양자역학적 모형]  분자 궤도 함수 (Molecular Orbital)

  ※ ☞ 분자궤도함수 참조
     - 전자들이 분자 전체에 걸쳐 퍼져있는 것으로 취급
     - 원자 궤도함수를 조합하여 분자 궤도함수의 근사적인 모양 및 에너지를 구할 수 있음

  ※ ☞ 혼성 궤도함수 참조