[원자의 구조] 원자핵과 전자

[원자의 구조]

 

원자는 물질을 구성하는 최소 단위로, 

화학적으로는 더 이상 쪼갤 수 없는 최소 입자입니다. (참고로 물리적으로는 더 작은 입자로 쪼갤수 있습니다.)

원자 구조를 공부해야 하는 이유는 원자의 구조를 이해함으로써 화학 반응에 대한 이해도를 높일 수 있기 때문입니다.

 

[원자의 구성 요소]

원자는 양성자, 중성자로 이루어진 원자핵과 그 주변의 돌고 있는 전자로 구성되어 있습니다. 아래의 그림으로 간단한 원자의 구조를 확인해 보겠습니다.

 

[헬륨 원자의 구조]

    원소의 종류에 상관없이 이 기본적인 구조 - 원자핵, 전자- 는 동일합니다. 원자핵은 원자의 중심에 위치하며, 원자 전체 질량의 대부분을 차지하고 있습니다. 그 주변을 전자가 빠른 속도(빛의 속도)로 회전하고 있습니다.   원자핵과 전자는 정전기적 인력으로 묶여있습니다.   [원자의 구성 성분]

 

원자핵은 원자 전체 질량의 99.9%를 차지하고 있는 반면,

크기가 매우 작아서 밀도가 매우 큽니다.

 

[원자와 원자핵의 크기]

 

위의 사진에서 보듯이 원자핵은 원자크기의 1/100000 에 불과합니다.

이게 어느 정도의 크기인지 우리 주변의 물체와 비교해 보겠습니다.

원자를 거대한 축구장에 비유한다면 

원자핵은 축구공 크기에 불과할 정도로 상상하면 됩니다.

 

 

[전자와 양성자의 전하량]   원자는 동일한 수의 양성자와 전자를 가지고 있습니다. 양성자가가 전기적으로 +1, 전자가 -1의 전하량을 가지고 있는데, 일반적으로 원자는 양성자와 전자의 숫자가 같기 때문에 전기적으로 중성을 나타냅니다.   여기서 주목한 점은 원자 번호를 결정하는 것이 바로 '양성자 수= 중성 원자의 전자 수'입니다. 즉, 원자번호 1번인 수소는 양성자 1개, 전자 1개, 원자번호 7번 질소는 양성자 7개, 전자 7개를 가지고 있습니다.   <원자의 표시>

 

원자의 표시는 위의 사진처럼 원소 기호를 중심으로 각각 정해진 위치에

질량수, 원자번호를 표시합니다.

 

[동위원소]

동위 원소라 함은

원자핵에 존재하는 양성자 수는 같지만, 중성자 수가 달라 질량수가 다른 원소를 뜻하는 말입니다.

 

예를 들어, 수소의 경우는

수소, 중수소, 삼중수소의 경우처럼 3가지의 동위원소가 있습니다.

 

 

위의 그림에서 보듯이 수소의 경우는 원자핵에 양성자 하나만을 가지고 있지만

중수소는 양성자+중성자1개, 삼중수소는 양성장+중성자2개 를 각각 가지고 있습니다.

 

원자핵에 존재하는 중성자의 갯수가 다르기 때문에

동위원소는 원소의 질량수가 다릅니다.

이상으로 원자의 구조에 대하여 간단히 살펴보았습니다.