1-2. 원자의 구조

수소 원자들의 구조, en.m.wikibooks.org

 

원자(原子, atom)는 화학 반응의 기본 단위로, 화학 반응만으로는 더 나눌 수 없는 물질의 기본 단위입니다.  현대 물리학에서 원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있으며, 원자핵은 다시 중성자와 양성자로 구성이 되죠.  이들은 핵 반응을 통하여 더 잘게 나누어지기도 합니다.  원자들의 화학적 결합을 통하여 분자가 만들어지며, 분자는 물질 고유의 성질을 갖게 되는 가장 작은 입자를 일컫습니다.  그리고, '원소'라 함은 물질을 이루는 성분의 종류를 의미합니다.

 

 

 

전기적으로 원자는 중성이며, 따라서 전자들의 수와 원자핵 내의 양성자의 수는 정확히 일치하여야 합니다.  다만, 양성자의 수가 중성자의 수가 꼭 같을 필요는 없습니다.  실제로 동위원소라 하여 동일한 원소에서 양성자 수는 같지만 중성자 수가 다른 원자들이 존재하고 있죠.   즉, 원자 번호는 핵 내에 있는 양성자의 수, 혹은 전자의 수를 의미하죠.  다만, 중성자의 수는 원자 번호와 다를 수도 있습니다. 전자의 질량은 양성자나 중성자의 질량에 비해 무시될 수 있을 정도로 작기 때문에 원자의 실제 질량은 원자핵이 결정합니다. 즉, 전자의 질량을 1로 하였을 때, 양성자는 1,836배, 중성자는 1,838배가 됩니다.

 

 

원자의 질량은 너무 작아서, 원자량의 경우는 조금 복잡합니다.  즉, 원자가 아보가드로의 수만큼 있을 경우에 이의 질량을 의미하며, 단위는 그램(g)입니다.  이에 더하여 특정 환경에서 동위 원소의 존재 비율을 고려한 질량입니다. 주기율표의 경우, 특정 환경은 지구의 대기권이나 지각을 기준으로 하죠.  질량이 12인 탄소 원자를 기준으로 하여 나타내므로 상대 원자 질량으로도 불립니다. 즉, 아보가드로 수는 탄소 12g에 들어있는 원자의 수를 의미하며, 각 원자들이 아보가드로 수만큼 모였을 때 이의 질량을 원자량으로 정의합니다. 이러한 아보가드로 수는 2018년에 다시 정의가 되었는데, 이의 설명은 추후로 미룹니다.

 

 

원자량

 

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핵의 가속과 충돌