Chapter 2-A_원자, 분자, 이온

   이번글은 Chapter 2의 관한 것이다. Chapter 1에서는 화학을 왜 하는가? 관점에서 진행하였다면, Chapter 2는 조금 더 친숙하지만 조금 더 깊이 들어가는 내용이다. "원자 (Atom)"의 관한 것이다. 원자는 무엇이며, 어떠한 방식으로 분류 되었으며, 그 분류 됨은 하나의 테이블로 만들어지는데, 소위 우리가 알고 있는 주기율표이다. 이젠, 원자에서 주기율표까지 나누어 보자. 물론, 원자를 이야기 하면 분자를 언급하지 않을 수 없을 것이다. 예측하는 것처럼, 우리는 서서히 좁은 것에서 넓게 퍼져가는 학문을 배우는 것이다. 공부를 할 때 숲을 먼저 보는지, 나무를 먼저 보는지는 각 학습자의 성향이다. 누구는 숲을 보고 대략적인 것을 그린 후에 세세한 나무를 보는 친구들이 있고, 처음부터 나무를 꼼꼼하게 본 후에 큰 숲을 만들어 가는 친구가 있다. 누가 옳고 그른지의 대한 판단이 아니라 각 학습자의 성향인 것이다. 공부를 한다는 것은 나한테 맞는 학습법을 찾는 것이다. 그 학습법의 대해 찾는 것을 나이가 어리면 어릴수록 좋다. 본인 성향에 맞는 학습방법인 것이다. 예를 들어, 어학을 공부하는데 아주 활동적인 사람에게 문법과 독해를 가르쳐보아라. 그 학생은 죽을 맛일 것이다. 반대로, 조용한 학생에게 회화만 가르친다고 해봐라. 그 학생 역시 죽을 맛일 것이다. 아주 활동적인 학생에게는 회화와 듣기 중심으로 가르치고, 조용한 학생에게는 독해와 문법을 가르치면 기분 좋게 따라 올 것이다. 하지만, 대부분의 학원이나 학교가 학생 성향에 맞춰 가르치지 않고 학교나 학원 스케쥴에 따라서만 가르치기 때문에 힘들어 하는것이 아닐까 한다. 

왜 이러한 내용을 장황하게 설명하는 것은, 우리는 화학 전공 세계라는 것을 살표 본 후에 다시 세세하게 공부를 하기 때문이다. 일반화학이라는 과목을 개괄적으로 설명하였고, 이제서야 원자라는 개념을 설명해야 하기 때문이다. 이제, 다시 원자에 대해 공부해 보자.

SECTION 2.1 & 2.2 - 원자의 발견과 구조

♠ 원자(Atoms):

• 원자는 물질의 기본 구성 단위이며, 원소의 가장 작은 단위 임.
• 원자는 아원자 입자(subatomic particles) 로 구성 됨.

 

• 양전하(+)를 띤 입자: 양성자(proton)
• 음전하(-)를 띤 입자: 전자(electron)
• 중성(neutral) 입자: 중성자(neutron)

♠ 아원자 입자의 발견 실험

• 톰슨(J.J. Thomson)의 실험 → 전자 발견 (음극선 실험)
• 밀리컨(R.A. Millikan)의 유적 실험 → 전자 전하 측정
• 베크렐(A. Becquerel)의 방사능 발견 → 원자가 내부 구조를 가짐을 증명
• 러더퍼드(E. Rutherford)의 금박 실험 → 원자핵(nucleus) 발견

원자핵은 밀도가 높고 양전하를 띠며, 대부분의 질량이 집중되어 있음.

SECTION 2.3 - 원자의 구조와 원소의 구분

• 원자핵(Atomic Nucleus):  양성자(Proton, +1) & 중성자(Neutron, 0) / 전자는 원자핵 주위를 움직임.

원자핵 (양성자와 중성자) 중심으로 전자들이 에너지 레벨을 따라 돌고 있음.

• 원자의 크기: 1Å(옹스트롬) = 10⁻¹⁰ m
• 원소(Element)의 분류

1. 원자번호(Atomic Number, Z): 원자핵 속 양성자의 개수로 정의됨. / 같은 원소는 항상 같은 원자번호를 가짐.
2. 질량수(Mass Number, A) = 양성자 수 + 중성자 수
3. 동위원소(Isotope): 같은 원소이지만 질량수(A)가 다른 원자

SECTION 2.4 - 원자의 질량과 원자량

• 원자의 질량은 보통 원자질량 단위(amu, atomic mass unit) 로 표시됨. (1 amu = 1.66054 × 10⁻²⁴ g)
• 기준 원자: 탄소-12(¹²C) 원자의 질량을 정확히 12 amu로 정의
• 원자량(Atomic Weight): 원소의 동위원소별 상대 질량과 존재비율을 반영한 평균 질량
• 질량 분석기(Mass Spectrometer): 원자 및 분자의 질량을 실험적으로 측정하는 장치

이온화, 가속, 질량분석, 검출과정을 나타낸 질량분석기

  원자의 대한 기본적인 내용을 정리해 보았다. 읽으면서 바로 이해하였으리라 본다. 중학교 과학시간과 고등학교 화학시간에 가장 기본 적으로 다루는 내용이다. 물론, 고등학교 화학 책만 보더라도 위의 내용보다 더 많은 내용이 있음을 알고있다. 이 이야기는 바로 그거다. 지금하고 정리하고 있는 일반화학 책을 그래서 읽어보라는 것이다. 지금은 용어 중심으로 정리하지만, 교재에는 더 풍부한 내용등이 있기 때문이다. 이 정리는 용어를 통해 뼈대를 만드는 작업이라고 생각하였음 한다. 그 뼈대에 살을 붙이는 것은 여러분들이 직접 교재를 읽어 보는 것이다. 위에서 정리하는 용어만 이해가 되어 있다면 교재 읽는 것은 어렵지 않다. 한번 시도해보라. 내 말이 틀렸는지 맞았는지. 스스로 검증해 보고 싶지 않은가?