Binding energy와 bonding energy의 차이

binding energy와 bonding energy의 차이. 음 이거 학부생 때 보면 되게 헷갈리는 개념이죠.

 

오늘 쉽게 알려드릴게요.

Binding energy는 원자를 해부시키는데 필요한 에너지라고 보시면 돼요. 원자의 구성을 보시면 아래와 같이 양자와 전자로 구성되어있어요. 뭐 중성자도 있긴한데, 걘 안중요하니까 일단 무시!

 

 

원자 모형

 

고전역학적 관점에서, coulomb force로 인해 전자가 양자 주위를 일정한 거리로 돌고 있습니다. 양자랑 전자 사이에 인력과 척력이 작용하기 때문이죠. 일정한 거리를 두고 돌아야 안정한 상태인거예요. 웬만해선 안정한 상태 안깨집니다. 우리도 침대에 누워있으면 너무 안정해서 잘 안나가잖아...

 

하지만 이 안정한 상태 깨는 법 있습니다. 에너지를 줘야겠죠. 침대에 있는 나에게 누가 물뿌리면 빡쳐서 쫓아가겠지? 마찬가지로 에너지를 주면 전자가 날뛰어서 양자와 전자를 분리할 수 있습니다! 이 때 드는 힘이 binding energy입니다. 물을 한 방울 뿌리면 개무시하는데, 한 바가지로 뿌리면 무시할 수 없잖아. 에너지도 충분히 줘야돼요.

 

결국 binding energy란 뭐냐? 원자내에서 전자 하나를 분리시키는데 필요한 에너지다! 이 때 전자는 최외각 전자를 말하는 것일수도 아닐수도 있습니다. 3s orbital, 즉 엄청 바깥쪽에 있는 전자 말고, 안쪽 전자 2p or 1s를 떼는데 필요한 에너지도 binding energy라 일컫거든요. 어떤 전자인지는 다 적어둡니다. 헷갈리지 말라고!

 

아래 예시를 보시죠. binding energy는 XPS에서 많이 쓰여요. (XPS란 원자 조성을 분석하는데 쓰이는 측정기구임)

 

 

XPS 그래프 결과를 보면 X축이 binding energy입니다. 그리고 왼쪽 위를 보시면 O 1s라고 적혀있죠? O 1s범위에서 O 원자 안에 있는 전자를 빼내는데 필요한 에너지가 binding energy입니다. 그래프 보시면 532 eV나 531 eV, 529.5 eV 부근에서 peak intensity가 높죠? y값이 높죠? 이만한 에너지를 줘야 O 1s 범위에 있는 전자를 한개 떼낼 수 있다는 뜻이예요.

 

참고로 이 값 상당히 높은겁니다. 피부과 점빼는 기계 어븀야그 레이저쓰나?? 암튼 피부과 어븀야그 레이저가 1924nm 파장의 레이저를 쏘는데 에너지로 변환하면 0.64eV입니다.(아님말고)

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반면 Bonding energy는 분자를 해부시키는데 필요한 에너지라고 보면 돼요. 원자 2개이상 모이면 분자잖아요. 분자는 원자끼리 결합을 하죠? 분자는 mol이라는 단위가 있죠? 직접적인 정의는 1mol의 분자 결합을 끊는데 필요한 에너지입니다. 핵심이 뭐다? 분자다! 아까처럼 원자가 아니다!

분자 모형

위 그림을 보시면 원자1과 원자2가 결합해있습니다. 분자 = (원자1 + 원자2) 입니다. 이 분자를 다시 원자1 and 원자2로 만들려면, 결합을 끊어야돼요. 결합을 끊으려면 에너지를 줘야겠죠? 이 때 필요한 에너지가 bonding energy, 결합에너지입니다.

 

bonding energy는 커플을 헤어지게 만드는 것이고, binding energy는 사람의 눈코입을 분리하는 것이라고 보면 돼요...좀 끔찍한가...?

 

binding energy는 최외각 전자뿐만 아니라 내각전자를 분리시키는데 필요한 에너지도 묘사할 수 있었잖아요. bonding energy는 최외각 전자만 다룹니다. 왜? 결합이란 최외각 전자끼리 결합해서 하는거니까! bonding energy는 결합에 대해서만 다루니까.

 

좀 이해가 되셨을런지~~~ 저도 학부 때 정말 헷갈렸는데, XPS 공부하다보면 갑자기 팍 이해가 됩니당 ㅎㅎ요 녀석 설명 좀 맛깔나게 잘한다 싶으면 좋아요 꾹 부탁드립니당.