1. 개요
원자가전자( 原 子 價 電 子) 또는 원자가(valance 또는 valence)는 원자의 가장 바깥껍질에서 화학 반응에 참여하는 전자를 말한다. '가전자'(價電子)라고도 한다.학생들이 오개념을 가지기 정말 쉬운 부분이다. 최외각전자와 혼동하기 쉬우나 엄연히 다르므로 개념을 확실히 구별해야 한다. 18족 원소의 최외각전자는 8개지만 원자가전자는 0개이다. 원자가전자는 반응에 참여하는 전자를 지칭하기 때문에 옥텟 규칙(octet rule)에 의하여 이미 안정한 전자 배치를 유지하고 있어 화학 결합에 참여하지 않는 18족 원소들의 최외각전자에는 해당하지 않는 이야기이다.
하지만 이게 모든 18족 원소에 통용되는 성질은 아니고 후술하는 바와 같이 예외는 있다. 18족 5주기 원소 제논(Xe)[1]은 산소(O)나 플루오린(F)과 반응하며, 전자 8개가 반응할 수 있으므로 18족의 원자가 전자를 8개로 보기도 한다.[2] 교재마다 비활성 기체의 원자가전자가 0개인지 8개인지 다 다르긴 한데, 대한민국 고등학교 화학Ⅰ에서 제논까지 갈 일이 없으므로 그냥 0개로 알아두면 시험에서 틀릴 일은 없다.
사실 비활성 기체도 원자가전자는 8개이다. 많은 미국의 일반화학 책에서 8개라 되어있다. 다만 우리나라는 수능에서는 반응을 하지 않기 때문에 0개라고 하므로 수험생들은 0개라고 해야 한다. 하지만 대학생이라면 미국에 맞추어서 8개라고 하는 것이 논문을 쓸 때나 읽을 때 편할 것이다. 단 예외로 몇몇 영재고나 과학고에서는 8개라고 가르치는 선생님들이 많으니 꼭 시험 전에 물어보는 것이 좋다.
2. 옥텟 규칙
원자가를 공유결합 수(valance)로 다루어본다면 제2껍질 이상을 갖는 원자를 옥텟 규칙(octet rule)으로 따져 볼때 원자가전자 = 8 -최외각전자의 개수로 이해해 볼수있다.한편 옥텟룰은 제1껍질만은 8이 아니라 2이므로 수소(H)의 경우는 원자가(공유결합 수,valance)가 2-1 = 1로 1이다.
이렇게 보면 원자가전자는 가능한 공유전자의 갯수로 이해해볼수있게 된다.[3]
3. 각주
The group labels for Groups 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, and 8A indicate the total number of valence electrons for the atoms in these groups.[4][제6장] For the elements with atomic number of 30 or less, all of the outer-shell electrons are valence electrons.
[제8장 Table 8.1] Notice that the number of valence electrons in any representative element is the same as the element’s group number.에서 확인함.[5]
The number of valence electrons in a neutral atom of a main-group element (those in Groups I-VIII) of the second and third periods is equal to the group number of the element in the periodic table.[6]
[1]
원자번호 54번
[2]
이럴 경우 헬륨은 2개라는 설명이 덧붙여진다.
[3]
캠벨 생명과학P61(Campbell Biology 9th Edition) by Jane B. Reece (Author), Lisa A. Urry (Author), Michael L. Cain (Author), & 3 more 2010 ISBN-10: 0321558235
https://www.amazon.com/Campbell-Biology-9th-Jane-Reece/dp/0321558235
[4]
출처: Zumdahl 일반화학 8판 제7장
[5]
Brown 외 일반화학 13판 제6장 제8장
[6]
OXTOBY 일반화학 7판 제3장