원자 오비탈 (Atomic orbital)
한 줄 정의: 원자 속 전자의 상태를 나타내는 파동함수로, 전자가 발견될 확률 분포를 결정합니다.
쉽게 풀면
전자는 행성처럼 정해진 궤도를 도는 것이 아니라 '어디쯤에 있을 확률이 높다'로만 말할 수 있습니다. 원자 오비탈은 이 확률 분포의 모양과 에너지를 나타냅니다. s는 공 모양, p는 아령 모양으로 흔히 그립니다.
왜 중요한가
전자 배치, 화학 결합, 혼성화, 분광 현상을 설명하는 출발점입니다. 계산화학과 분자 오비탈 이론도 원자 오비탈을 기본 단위로 삼습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"탄소의 2s와 2p 원자 오비탈이 섞여 sp³ 혼성 오비탈을 형성한다."
원자 오비탈이 혼성화의 재료임을 보여 줍니다.
조금 더 깊게 보면
수소 원자의 슈뢰딩거 방정식 해로 얻으며, 주양자수 n, 방위양자수 l, 자기양자수 ml로 구분됩니다. 파동함수 제곱이 확률밀도이고, 마디(node)의 총수는 n−1입니다. 다전자 원자에서는 근사적으로 같은 모양을 사용합니다.
주의할 점
전자 배치와 오비탈 혼성화는 원자 오비탈을 전제로 하는 개념입니다. 오비탈 그림은 확률 경계면일 뿐 전자가 그 안에만 있다는 뜻은 아닙니다.