원자 모형의 변천 과정

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원자 모형의 변천 과정 제목과 원자 모형을 상징하는 아이콘

돌턴, 톰슨, 러더퍼드, 보어와 현대의 원자 모형 변천, 음극선 실험과 원자핵 발견, 전자 존재 확률 분포를 설명합니다.

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화학 반응식의 표기와 2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(g) 보어의 수소 원자 모형 아이콘 s 오비탈과 p 오비탈 모양을 함께 보여 주는 다양한 오비탈 아이콘

원자 모형의 변천 과정

원자 모형은 돌턴의 원자 모형 →\rightarrow 톰슨의 원자 모형 →\rightarrow 러더퍼드의 원자 모형 →\rightarrow 보어의 원자 모형 →\rightarrow 현대의 원자 모형 순으로 변하였다.

돌턴의 원자 모형

더 이상 쪼갤 수 없는 구형의 원자 모형이다.

주황색 음영의 단순한 원형 도형

톰슨의 원자 모형

전자의 발견으로 제시되었으며, 양전하를 띠는 물질 속에 음전하를 띠는 입자인 전자가 고르게 분포되어 있는 원자 모형이다.

양전하와 음전하가 표시된 구형 원자 모형

음극선

(−)(-)극에서 (+)(+)극으로 이동하는 입자의 흐름이다.

음극선관 내부의 음극선과 양극을 나타낸 모형도

음극선 실험

톰슨은 음극선 실험을 통해 음극선이 질량을 가지며 (−)(-)전하를 띤 입자의 흐름임을 알아내었으며, 이 입자를 전자라고 하였다.

음극선의 성질

음극선관에서 장애물 뒤에 생긴 그림자를 나타낸 그림

양극과 음극 사이에서 바람개비가 놓인 관 내부의 녹색 광선 모형

양극과 음극이 표시된 방전관 내부의 음극선 모형

러더퍼드의 원자 모형

원자핵의 발견으로 제시되었으며, 원자의 중심에 (+)(+)전하를 띠고 원자 질량의 대부분을 차지하는 원자핵이 존재하고 그 주위를 전자가 도는 원자 모형이다.

양전하 중심과 네 개의 음전하가 표시된 원자 모형

α입자

두 개의 양성자와 두 개의 중성자로 이루어진 입자로, 24He_{2}^{4}\mathrm{He}의 원자핵과 같다.

양전하 표시가 있는 보라색 원과 노란색 원으로 표현한 α입자 모형

α입자 산란 실험

러더퍼드는 금박에 (+)(+)전하를 띤 α\alpha입자를 충돌시키는 실험을 한 결과,
대부분의 α\alpha입자는 금박을 그대로 통과했지만 극히 일부의 α\alpha입자가 크게 휘어지거나 튕겨 나오는 현상을 관찰하였다.

금박을 향한 α입자와 직진·휘어짐·튕겨 나오는 경로를 나타낸 산란 실험 그림

이를 바탕으로 원자의 대부분이 빈 공간이며 원자의 중심에 원자 질량의 대부분을 차지하면서 크기가 매우 작고 (+)(+)전하를 띤 입자가 있음을 알아내었으며, 이 입자를 원자핵이라 하였다.

원자와 원자핵을 통과하는 α입자의 진행 경로 모형

보어의 원자 모형

전자가 원자핵 주위의 특정한 궤도를 따라 원운동하는 원자 모형이다.

원자핵과 두 전자 껍질에 전자가 배치된 원자 모형

현대의 원자 모형

원자핵 주위 전자의 존재를 확률 분포로 나타낸 원자 모형이다. 전자의 존재 확률 분포를 전자구름이라고 한다.

연두색 확산 배경 중앙에 보라색 원과 흰색 4+ 기호

시뮬레이션


적용 문항

1번 문항


음극선 실험 장치와 전자·원자핵·양성자·중성자·동위 원소 선택지

2번 문항


러더퍼드 원자 모형 설명과 원자 모형 선택지 ①~⑤