¶ 지식 정보
| 해당 지식 | |
|---|---|
|
|
| 하위 지식 | 상위 지식 |
|
|
¶ 원자
물질을 이루는 기본적인 단위로, 보통 양성자, 중성자, 전자로 구성된다. 각 입자는 서로 다른 전하를 가진다.
¶ 전하(전하량)
전기 현상을 일으키는 물질의 성질을 의미한다.
전하(전하량)의 기본 단위는 이고, ‘쿨롱’으로 읽는다. 기호로는 또는 로 표기한다.
다른 부호(와 또는 와 )의 전하끼리는 서로 끌어당기고, 같은 부호의 전하(와 또는 와 )끼리는 서로 밀어내는 성질을 가진다.
¶ 전자
음()의 전하를 띠며, 질량이 약 인 입자이다.
전자는 기호로 로, 전자의 실제 전하는 로 표기한다.
¶ 양성자와 중성자
양성자와 중성자의 질량은 약 으로 거의 같지만, 양성자는 (전자의 전하와 부호만 반대일 뿐 크기는 같다.)의 전하를 띠고, 중성자는 전하를 띠지 않는다. (의 전하를 가진다.)
¶ 상대적 전하
양성자의 전하를 , 전자의 전하를 로 가정한 전하를 말한다.
¶ 원자의 구조
양성자와 중성자는 원자의 중심에 원자핵을 이루어 존재하며, 전자는 원자핵 외부에 존재한다.
양성자와 중성자는 전자에 비해 질량이 훨씬 크므로, 원자의 질량 대부분은 원자핵이 차지한다.
실제 원자의 크기를 야구장에 비유하면 원자핵은 경기장 가운데의 개미 정도로 원자에 비해 크기가 매우 작아 원자 내부의 공간은 대부분 비어있다.
빠른 이해를 위해 원자핵과 전자의 크기를 과장하였다. 실제로 원자 내부 공간은 대부분 비어있다.
¶ 중성 원자
양성자와 전자의 전하는 부호가 반대지만 크기는 서로 같아 양성자와 전자의 수가 같은 경우 원자는 전기적으로 중성을 이루게 되는데, 이러한 원자를 중성 원자라 한다.
보통 중성을 생략하여 원자라고 부르는 경우가 많다.
그림의 경우 양성자와 전자의 수가 각각 $1$개로 같아 중성 원자에 해당한다.
¶ 이온
중성 원자가 전자를 잃거나 추가로 얻어 원자가 전기적으로 중성이 아닌 경우에 이온이라 하는데, 전자를 잃어 양()의 전하를 갖는 경우엔 양이온, 전자를 얻어 음()의 전하를 갖는 경우엔 음이온이라 한다.
¶ 원소
양성자 수에 의해 구별되는 원자의 종류이다. 양성자 수가 다를 경우 서로 다른 원소에 해당한다.
¶ 원자 번호
원자의 양성자 수이며, 원자 번호마다 고유한 원소 기호가 존재한다.
¶ 원자 번호에 따른 원소 기호 예시
| 원자 번호 | $1$ | $2$ | $3$ | $4$ | $5$ | $6$ | $7$ | $8$ | $9$ | $10$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 원소 기호 | $\mathrm{H}$ | $\mathrm{He}$ | $\mathrm{Li}$ | $\mathrm{Be}$ | $\mathrm{B}$ | $\mathrm{C}$ | $\mathrm{N}$ | $\mathrm{O}$ | $\mathrm{F}$ | $\mathrm{Ne}$ |
| 이름 | 수소 | 헬륨 | 리튬 | 베릴륨 | 붕소 | 탄소 | 질소 | 산소 | 플루오린 | 네온 |
¶ 질량수
양성자 수와 중성자 수의 합에 해당한다.
¶ 원자의 표기법
원소 기호를 표기한 후, 왼쪽 아래엔 원자 번호를, 왼쪽 위에는 질량수를, 오른쪽 위에는 원자의 상대적 전하를 표기한다. 상대적 전하가 또는 인 경우 보통 을 생략하며, 중성 원자인 경우 상대적 전하를 따로 표기하지 않는다.
$\mathrm{X}$ 자리에 원소 기호를 표기한다.
¶ 원자의 표기법 예시
위 원자의 양성자는 개이므로 원자 번호는 , 원소 기호는 (원소 기호 표 참고)이고, 중성자는 개이므로 질량수는 이다.
전자는 개, 양성자는 개이므로 원자의 상대적 전하는 이다. 따라서 원자를 표기하면 아래와 같다. (에서 생략)
¶ 동위 원소
양성자 수는 같지만(원소 또는 원자 번호는 같지만), 중성자 수가 달라 질량수가 다른 원소이다.
¶ 동위 원소 예시
아래 그림의 두 원자의 양성자 수는 각각 개로 같지만, 중성자 수는 왼쪽 원자가 개, 오른쪽 원자가 개로 서로 다르다. 따라서 두 원자는 동위 원소에 해당한다.
¶ 동위 원소 중 원소 기호를 다르게 표기하는 경우
양성자 수(원자 번호)가 인 수소()의 동위 원소는 원소 기호를 다르게 표기하기도 한다.
중성자 수가 인 수소(질량수가 인 수소)는 중수소라고 부르고, 로도 표기한다.
중성자 수가 인 수소(질량수가 인 수소)는 삼중수소라고 부르고, 로도 표기한다.
이를 정리하면 아래와 같다.
| 원자 번호 | ${}^{1}_{1}\mathrm{H}$ | ${}^{2}_{1}\mathrm{H}(\mathrm{D})$ | ${}^{3}_{1}\mathrm{H}(\mathrm{T})$ |
|---|---|---|---|
| 이름 | 수소 | 중수소 | 삼중수소 |
| 양성자수 | $1$ | $1$ | $1$ |
| 중성자수 | $0$ | $1$ | $2$ |
¶ 적용 문항
¶ 1번 문항
정답: $1$
원자 번호는 양성자 수와 같으므로 이고, 질량수는 양성자 수와 중성자 수의 합과 같으므로 이다. 또한, 전자는 개, 양성자는 개이므로 원자의 상대적 전하는 이다.
원소 기호()를 표기한 후, 왼쪽 아래엔 원자 번호()를, 왼쪽 위에는 질량수()를, 오른쪽 위에는 원자의 상대적 전하()를 표기하므로 아래와 같다.
따라서 답은 번이다.
¶ 2번 문항
정답: $4$
동위 원소는 양성자 수는 같지만(원소는 같지만), 중성자 수가 다른 원소이다.
의 양성자 수와 중성자 수를 정리하면 아래와 같다.
| 원자 | $\mathrm{A}$ | $\mathrm{B}$ | $\mathrm{C}$ | $\mathrm{D}$ |
|---|---|---|---|---|
| 양성자수 | $1$ | $1$ | $2$ | $1$ |
| 중성자수 | $2$ | $1$ | $2$ | $0$ |
따라서 답은 번이다.