¶ 지식 정보

¶ 원자

물질을 이루는 기본적인 단위로, 보통 양성자, 중성자, 전자로 구성된다. 각 입자는 서로 다른 전하를 갖는다.

¶ 전하량

전기 현상을 일으키는 물질의 성질을 나타내는 물리량이다.
기호로 $qq$ 또는 $QQ$로 나타내고, 단위는 주로 $\mathrm{C}\backslash mathrm\{C\}$을 사용한다.

다른 부호의 전하($++$와 $--$)끼리는 서로 끌어당기고,
같은 부호의 전하($++$와 $++$ 또는 $--$와 $--$)끼리는 서로 밀어내는 성질을 갖는다.

전하량의 단위 $\mathrm{C}\backslash mathrm\{C\}$은 '쿨롱'으로 읽는다.

¶ 전자

음$(-)(-)$의 전하를 띠며, 질량이 약 $9.11\times 10^{-31}\mathrm{k}\mathrm{g}9.11\; \backslash times\; 10^\{-31\}\backslash ,\backslash mathrm\{kg\}$인 입자이다.
전자는 기호로 $e^{-}e^\{-\}$로, 전자의 실제 전하는 $-e-e$로 나타낸다.

¶ 양성자와 중성자

양성자와 중성자의 질량은 약 $1.67\times 10^{-27}\mathrm{k}\mathrm{g}1.67\; \backslash times\; 10^\{-27\}\backslash ,\backslash mathrm\{kg\}$으로 거의 같지만,
양성자는 $+e+e$(전자의 전하와 부호만 반대일 뿐 크기는 같다.)의 전하를 띠고,
중성자는 전하를 띠지 않는다. ($00$의 전하를 갖는다.)

¶ 원자핵

양성자와 중성자가 원자의 중심에 뭉쳐 있는 것이다.

¶ 전하

양성자의 전하량을 $+1+1$, 전자의 전하량을 $-1-1$로 하여 나타낸 값이다.
단위는 없다.
원자의 전하는 양성자와 전자의 전하를 모두 더한 값이다.

¶ 원자의 구조

원자는 중심의 원자핵과 그 주위의 전자로 이루어져 있다.

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 비어 있다.

빠른 이해를 위해 원자핵과 전자의 크기를 과장하였다. 실제로 원자 내부 공간은 대부분 비어 있다.

¶ 중성 원자

양성자와 전자의 전하는 부호가 반대지만 크기는 서로 같아 양성자와 전자 수가 같은 경우 원자는 전기적으로 중성을 이루게 되는데,
이러한 원자를 중성 원자라 한다.

보통 중성을 생략하여 원자라고 부르는 경우가 많다.

그림의 경우 양성자와 전자 수가 각각 $1$개로 같아 중성 원자에 해당한다.

¶ 이온

중성 원자가 전자를 잃거나 추가로 얻어 전기적으로 중성이 아니게 된 것이다.

¶ 양이온과 음이온

양이온은 원자가 전자를 잃어 양$(+)(+)$의 전하를 가진 것이고,
음이온은 원자가 전자를 얻어 음$(-)(-)$의 전하를 가진 것이다.

¶ 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 번호 예시

¶ 질량수

양성자 수와 중성자 수의 합에 해당한다.

¶ 원자의 표기법

원소 기호를 적은 후, 왼쪽 아래에는 원자 번호를, 왼쪽 위에는 질량수를, 오른쪽 위에는 원자의 전하를 나타낸다.
전하가 $-1-1$ 또는 $+1+1$인 경우 보통 $11$을 생략하며, 중성 원자인 경우 전하를 따로 나타내지 않는다.

$\mathrm{X}$ 자리에 원소 기호를 나타낸다.

¶ 원자의 표기법 예시

그림은 어느 원자의 구조를 나타낸 것이다. 이 원자의 원자 번호, 원소 기호, 질량수, 전하를 구하고 원자의 표기법으로 나타내보자.

위 원자의 양성자는 $11$개이므로 원자 번호는 $11$, 원소 기호는 $\mathrm{H}\backslash mathrm\{H\}$(원소 기호 표 참고)이고, 중성자는 $22$개이므로 질량수는 $1+2=31\; +\; 2\; =\; 3$이다.

전자는 $22$개, 양성자는 $11$개이므로 원자의 전하는 $-2+1=-1-2\; +\; 1\; =\; -1$이다. 따라서 원자를 표기하면 아래와 같다. ($-1-1$에서 $11$ 생략)

${}^{3}_{1}\mathrm{H}^{-}$

¶ 동위 원소

양성자 수는 같지만(원소 또는 원자 번호는 같지만), 중성자 수가 달라 질량수가 다른 원소이다.

¶ 동위 원소 예시

그림은 어느 두 원자의 구조를 나타낸 것이다. 두 원자는 동위 원소에 해당하는지 확인해보자.

두 원자의 양성자 수는 각각 $11$개로 같지만, 중성자 수는 왼쪽 원자가 $11$개, 오른쪽 원자가 $22$개로 서로 다르다. 따라서 두 원자는 동위 원소에 해당한다.

¶ 동위 원소 중 원소 기호를 다르게 나타내는 경우

양성자 수(원자 번호)가 $11$인 수소$(\mathrm{H})(\backslash mathrm\{H\})$의 동위 원소는 원소 기호를 다르게 나타내기도 한다.

중성자 수가 $11$인 수소(질량수가 $22$인 수소)는 중수소라고 부르고, $\mathrm{D}\backslash mathrm\{D\}$로도 나타낸다.

중성자 수가 $22$인 수소(질량수가 $33$인 수소)는 삼중수소라고 부르고, $\mathrm{T}\backslash mathrm\{T\}$로도 나타낸다.

이를 정리하면 아래 표와 같다.

¶ 시뮬레이션

¶ 적용 문항

¶ 1번 문항

¶ 2번 문항