오비탈
오비탈이란 원자 모형에서 전자가 존재할 확률을 나타낸 확률 분포 함수를 말한다.
본래 보어의 수소 모형에서는 전자들이 정해진 궤도를 따라 운동하며, 전자의 위치와 운동 방향을 정확히 알 수 있다고 여겨졌으나 1927년 하이젠베르크에 의하여 양자 역학으로 전자의 위치 및 운동 방향을 정확히 알 수 없다는 불확정성 원리가 생겨남으로써 보어의 원자 모형은 부정되었다.[1]
따라서 현대의 원자 모형에서는 전자가 어떤 운동을 하는지, 어느 곳에 위치하는지는 정확히 알 수 없고 오직 공간 상에서의 전자 존재 확률만을 알 수 있게 되었고, 그래서 만들어진 전자의 확률 밀도 함수가 바로 오비탈이라고 한다.
원자 번호 1~20번까지의 전자 배치를 나타내면 다음과 같다.
| 원자번호 | 전자껍질 | K | L | M | N | 전자 배치 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 기호 | 1s | 2s | 2p | 3s | 3p | 4s | ||||||
| 1 | H | ↑ | 1s1 | |||||||||
| 2 | He | ⇅ | 1s2 | |||||||||
| 3 | Li | ⇅ | ↑ | 1s22s1 | ||||||||
| 4 | Be | ⇅ | ⇅ | 1s22s2 | ||||||||
| 5 | B | ⇅ | ⇅ | ↑ | 1s22s22p1 | |||||||
| 6 | C | ⇅ | ⇅ | ↑ | ↑ | 1s22s22p2 | ||||||
| 7 | N | ⇅ | ⇅ | ↑ | ↑ | ↑ | 1s22s22p3 | |||||
| 8 | O | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ↑ | ↑ | 1s22s22p4 | |||||
| 9 | F | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ↑ | 1s22s22p5 | |||||
| 10 | Ne | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | 1s22s22p6 | |||||
| 11 | Na | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ↑ | 1s22s22p63s1 | ||||
| 12 | Mg | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | 1s22s22p63s2 | ||||
| 13 | Al | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ↑ | 1s22s22p63s23p1 | |||
| 14 | Si | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ↑ | ↑ | 1s22s22p63s23p2 | ||
| 15 | P | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ↑ | ↑ | ↑ | 1s22s22p63s23p3 | |
| 16 | S | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ↑ | ↑ | 1s22s22p63s23p4 | |
| 17 | Cl | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ↑ | 1s22s22p63s23p5 | |
| 18 | Ar | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | 1s22s22p63s23p6 | |
| 19 | K | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ↑ | 1s22s22p63s23p64s1 |
| 20 | Ca | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | ⇅ | 1s22s22p63s23p64s2 |
- ↑ 현재는 수소 원자에 한하여 보어의 원자 모형이 효력을 발하는 중이다.