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재료과학 - 훈트의 법칙과 쌍극자모멘트에 관해
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1. 훈트의 법칙
일반적으로 같은 버금껍질 안에 들어 있는 전자들은 가능한 한 짝을 이루지 않으려 한다.(즉, 평행한 스핀들을 가지려 한다). 이 원리를 훈트의 규칙이라 한다.
원자내 전자들 사이의 상호 척력이 훈트의 규칙을 나타나게 하는 원인이 된다. 이 척력 때문에, 원자내의 전자들이 서로 멀리 떨어져 있을수록 원자의 에너지는 작아진다. 같은 스핀을 갖는 전자들이 같은 버금껍질 속에 들어 있을 때 전자들은 서로 다른 ml 값을 가져야 하고, 따라서 공간 분포가 서로 다른 파동함수로 기술되어 진다. 그러므로 평행한 스핀을 갖는 전자들은 그들이 짝을 이루었을 때 보다 공간적으로 더 멀리 떨어져 있게 되며, 더 낮은 에너지를 가지는 이러한 배열이 좀더 안정한 상태가 된다.
독일의 물리학자 F.훈트가 처음으로 제안하였다. 예를 들어, 탄소원자의 바닥상태 전자배치는 1s2s2p2p 같이 마지막 두 전자가 서로 다른 2p 오비탈에 들어 있고, 그들의 스핀양자수는 같은 것이다. 원자의 상태를 항 기호(term symbol)로 나타낼 때에는 에너지가 가장 낮은 항을 다음과 같은 훈트의 규칙으로 결정할 수 있다.
➀ S(스핀 각운동량 양자수)가 가장 큰 것이 에너지가 가장 낮다.
➁ S가 같은 항이 2개 이상 있으면, 그 중 L(궤도 각운동량 양자수)이 가장 큰 것이 가장 에너지가 낮다.
➂ S와 L이 같은 항이 2개 이상 있으면, 부껍질이 반 미만으로 채워져 있을 때 에는 J(총 각운동량 양자수)가 가장 작은 항이 에너지가 가장 낮고, 부껍질 이 반보다 많이 채워져 있을 때에는 J가 가장 큰 항이 에너지가 가장 낮다.
예를 들면 탄소원자의 바닥상태의 전자배치에 해당하는 항들은 S, P, D인데, 이 중에서 S가 가장 큰 것, 즉 P가 에너지가 가장 낮다.
2. 쌍극자 모멘트의 원리
[1] 쌍극자 모멘트 란
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2014.03.27
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