원소 기호나 원자 번호를 입력하면 그 원소의 실제 바닥상태 전자 배치를 기준으로 원자핵과 각 전자 껍질을 그립니다. 모든 원소에 2, 8, 8 규칙을 그대로 적용하지 않습니다.
제대로 된 보어 모형 생성기라면 주기율표 앞부분만이 아니라 그 뒤까지 정확히 그릴 수 있어야 합니다. 아래 네 가지 사례는 2, 8, 8이라는 규칙이 끝까지 그대로 적용되지 않는 이유를 보여줍니다.
가장 단순한 원자 모형입니다. 중심에 양성자 하나, K 껍질에 전자 하나. 많은 학생이 가장 먼저 그려보는 보어 모형이며, 다른 모든 원소를 이해하는 출발점이 됩니다.
양성자 6개, 중성자 6개, 전자는 K 껍질에 2개, L 껍질에 4개. 바로 이 4개의 최외각 전자(원자가 전자) 때문에 탄소는 공유 결합을 네 개 만들 수 있고, 유기화학의 기초가 됩니다.
전하를 +1로 설정하면 M 껍질에 하나뿐이던 전자가 사라지고, Na+ 이온은 전자 수와 전자 배치가 네온과 완전히 같아집니다. 옥텟 규칙을 눈으로 확인할 수 있는 예입니다.
크로뮴의 실제 전자 배치는 2, 8, 14, 0이 아니라 2, 8, 13, 1입니다. 전자 하나가 M 껍질이 다 채워지기 전에 N 껍질로 먼저 들어가는, 잘 알려진 예외입니다. 이 도구는 이를 감추지 않고 있는 그대로 그립니다.
아래 각 단계는 화면 위 도구와 동일한 결정론적 규칙으로 그림을 생성하므로, 미리보기에 보이는 모습이 그대로 내보내집니다.
Fe 같은 원소 기호나 26 같은 원자 번호를 입력합니다. 고정된 공식을 적용하는 대신, 그 원소의 실제 전자 껍질 배치를 찾아옵니다.
전하를 0으로 두면 중성 원자가 됩니다. -3에서 +3 사이의 값을 입력하면 양이온에서는 최외각 전자가 빠지고, 음이온에서는 전자가 더해지는 모습을 볼 수 있습니다.
학습지나 슬라이드에 필요한 정보에 맞춰 원소 이름과 기호, K/L/M/N 껍질 라벨, 최외각 전자 수 표시를 켜고 끌 수 있습니다.
인쇄용 학습지에는 선명한 벡터 SVG를, 슬라이드나 문서에는 PNG를 내보낼 수 있습니다. 두 형식 모두 화면에 보이는 동일한 그림에서 나오므로 따로 정확성을 확인할 필요가 없습니다.
보어 모형은 원자를 조밀한 원자핵과 그 주위를 도는 고정된 동심원 모양의 전자 껍질로 나타낸 모형입니다. 각 껍질에는 담을 수 있는 전자 수의 상한이 있습니다. 닐스 보어는 1913년 수소 원자의 스펙트럼이 연속적인 띠가 아니라 뚜렷한 선으로 나타나는 이유를 설명하기 위해 이 모형을 제안했고, 전자 껍질과 최외각 전자(원자가 전자)를 한눈에 보여주기 때문에 지금도 화학 입문 과정에서 가장 먼저 배우는 모형입니다.
동시에 이것은 잘 알려진 단순화이기도 합니다. 전자는 행성처럼 고정된 원형 궤도를 도는 것이 아니라, 양자역학에서는 전자의 위치를 저마다 다른 모양의 확률 구름으로 설명합니다. 같은 세 번째 껍질 안에도 3s, 3p, 3d라는 세 개의 부껍질이 있고, 이들이 채워지는 순서는 껍질만 보는 그림으로는 설명할 수 없습니다. 크로뮴과 구리가 보어 모형에서 '예외'처럼 보이는 이유가 바로 여기 있습니다. 모형은 4s가 3d보다 먼저 채워진다는 실제 현상을 그대로 반영하고 있을 뿐, 그 이유를 설명할 부껍질 수준의 정보는 담고 있지 않습니다.
보어 모형은 원자가 전자를 세고, 이온의 전하를 판단하고, 주기적 경향을 살펴보기 위한 학습용 그림으로 다루어야지, 전자가 어느 순간 물리적으로 어디에 있는지를 주장하는 그림으로 받아들이면 안 됩니다. 4주기를 넘어서는 원소나 결합 구조, 자성에 관한 질문에는 양자역학에 기반한 궤도 모형으로 넘어가야 합니다.
수소부터 크립톤까지 모든 원소가 기록된 실제 바닥상태 전자 껍질 배치를 사용합니다. 크로뮴과 구리는 실제 4s, 3d 교차 배치를 그대로 유지하며, 두 원소에는 애초에 틀린 값인 2, 8, 8, 18 패턴으로 억지로 맞추지 않습니다.
주족 원소라면 -3부터 +3 사이의 전하를 설정할 때 실제 이온화 원리에 따라 전자가 재배치됩니다. 양이온은 최외각부터 안쪽으로 전자를 잃고, 음이온은 그 껍질이 담을 수 있는 한도까지 전자를 얻어, 염소 원자와 Cl- 이온이 올바르게 다르게 그려집니다.
확대해도 선명한 벡터 SVG는 배포용 인쇄물에, PNG는 슬라이드나 문서에 알맞습니다. 내보낸 파일은 항상 화면에 보이는 그림과 같아서 따로 확인할 필요가 없습니다.
화학 수업에서 학생과 교사가 가장 많이 묻는 질문을 모았습니다.
화학이나 생물 단원에서 보어 모형과 함께 자주 쓰이는 그림들도 같은 자리에서 만들 수 있습니다.
입력창은 페이지 맨 위에 있습니다. 기호를 바꾸고, 전하를 넣어 이온으로 만들고, 필요할 때마다 SVG나 PNG로 내보내면 됩니다.
