1. 원자 (Atom)
ㅇ 그 자신의 화학적 특성을 갖는 가장 작은 단위의 입자
- 원소의 화학적 성질을 유지하며,
- 화학적으로 더이상 쪼개질 수 없는 가장 작은 실체
ㅇ 원자는, `물질을 구성하는 기본 구성 단위`로 가정되나,
- 사실상 원자는 미 소립자들로 구성된 복합 입자임
ㅇ 어원 : 그리스어 atomos (쪼갤 수 없다)
2. 원자의 크기 및 질량
ㅇ 원자의 크기 ☞ 원자 크기 참조
- 원자 지름이, 대략 10-10 m 정도이며,
- 이는, 10-10 m = 100 pm = 0.1 nm = 1 Å(옹스트롬) 로 표기됨
- 고체 금속 내 입방 센티미터 안에는, 대략 1 x 1023개 원자들이 존재함
ㅇ 원자의 질량 ☞ 원자량 (원자질량단위,amu) 참조
- 그 질량의 대부분이, 핵에 집중됨
- 비록, 크기 자체는 작지만(10-14~10-15 m),
- 핵 내 양성자,중성자의 질량이, 전자의 질량 보다 거의 2,000배 정도 큼
※ 결국, 같은 종류의 원자는, 모두 같은 크기, 같은 질량을 갖음
3. 원자의 구성/구조
ㅇ 원자의 구성
- 크게, 원자핵 및 전자구름으로 구성됨
. 원자핵 : 양성자,중성자
.. 양성자는 양 전하로 대전된 입자, 중성자는 중성 입자
.. 두 입자는 같은 질량을 갖음
.. 중성자는 전하를 띈 양성자들을 핵 내에 묶어줌. (양성자들 만 있으면 척력 발생)
. 전자구름 : 원자핵 주위에 전자들이 구름 처럼 퍼져있는 형태
.. 전자의 전하량 : 자연에서 존재 가능한 가장 작은 전하량 (기본 전하)
- 즉, 물리적으로, 소립자로 구성됨 ☞ 소립자 참조
. 양성자, 중성자, 전자 등
ㅇ 원자의 구조 모델 ☞ 원자 모델 참조
- 원자의 내부 구조 및 그에따른 성질을 설명키 위해 제안된 모형
4. 원자의 특성
ㅇ 원자의 화학적 특성
- 원자는, 화학적으로 더 이상 분해되지 않음
- 원자의 화학적 성질은, 전자 구조로 결정됨
. 즉, 원자의 물성,반응성이 전자의 수와 전자가 특정 원자껍질에 들어가는 방식에 따라 결정됨
ㅇ 원자의 전기적 특성
- 전기적으로 중성
. Z 개의 양 전하(양성자)의 쿨롱 장 내에서 움직이는 Z 개의 음전하(전자)로 됨
* 유효 핵 전하 (Effective Nuclear Charge)
. 다른 전자의 반발 효과(가림 효과)를 고려하여 하나의 전자가 느끼는 실제 핵 전하
. Z유효 = Z - σ
.. σ : 가림 상수(Shielding Constant,Screening Constant)
5. 원자의 종류, 구분
ㅇ 서로다른 원자를 구분하기위해 원소라는 이름을 붙임
※ 원자의 종류/구분 ☞ 원소 (2016년 현재 118종), 주기율표 등 참조
6. 원자의 구분 기호
※ 기호 : {# ^{\scriptsize A}_{\scriptsize Z} X #}
- X : 원소 기호
- Z = 양성자수 = 원자번호
. 원자 핵 속의 양성자 수 = 원소의 원자번호
. 중성 원자의 경우, 양성자 수 = 원자 핵 주위의 전자 수
. 중성 원자가 아닌 하전된 원자의 경우에는, ☞ 이온 참조
- A (= Z + N) = 질량수 = 양성자와 중성자를 합친 총 수
. 핵 속에 있는 양성자 수(Z)와 중성자 수(N)의 합
- N (= A - Z) = 중성자수
. 단, 동위원소 원자는,
. 같은 원소이지만, 질량수가 서로 다른(즉, 중성자수가 다른) 원자들을 동위원소 라고 함
. 例) 통상의 수소 원자는 중성자를 갖지 않음 (중수소 1개,삼중수소 2개의 중성자를 갖음)