화학에서 말하는 바닥상태(Ground state)란?

바닥상태(Ground State)

화학에서 말하는 바닥상태(Ground state)란?

 

화학에서 정의하는 바닥상태 또는 기저상태는 원자(또는 분자나 이온)의 가장 낮은 허용 에너지 상태로 정의됩니다. 즉, 가장 낮은 에너지 상태의 원자는 하나 이상의 전자를 다른 오비탈로 전달하여 총 에너지를 낮출 수 없으며 가장 안정한 전자 배치를 가지고 있습니다.

 

아래와 같은 전자배치를 가지고 있는 탄소 원자를 예로 들어보겠습니다.

 

바닥상태 탄소원자의 전자배치

 

이 탄소 원자의 경우 하나 이상의 전자를 다른 오비탈로 전달하여도 더 이상 총 에너지를 낮출 수 없기 때문에 바닥상태의 원자라고 할 수 있습니다. 모든 원자 또는 화학종은 일정 수준의 에너지를 보유할 수 있지만, 바닥상태는 다른 상태와 비교하여 원점(Zero-point)으로 취급합니다.

 

만약 바닥상태의 원자가 에너지를 흡수하여 전자가 더 높은 에너지 준위로 점프하면 이를 여기상태(Excited state)라고 정의합니다. 일반적으로 여기상태의 전자는 일정 시간이 지나면 빛 또는 열에너지를 방출하며 다시 바닥상태로 돌아갑니다.

 

참고로 둘 이상의 바닥상태 또는 둘 이상의 양자상태들이 동일한 에너지 준위에서 존재한다면 이런 상태를 축퇴화(degenerate) 되었다고 합니다.