원자:
원자.hwp분자:
중성자:
==============================================
원자
원소를 이루는 가장 작은 물질의 단위
- 원소의 성질을 잃지 않으면서 물질을 이루는 최소 입자.
물질을 쪼개고 또 쪼개면?
물질을 계속 쪼개 나가면 어떻게 될까? 데모크리토스나 돌턴은 더 이상 쪼갤 수 없는 것이 나올 것이라고 생각했어. 이렇게 더 이상 쪼갤 수 없는 입자를 ‘원자(atom)’라고 부르는데, 더 이상 쪼갤 수 없다는 뜻의 그리스어에서 온 말이야. 그럼, ‘원소’와는 무엇이 다를까? 원소는 물질을 구성하는 성분이나 요소를 뜻하고, 원자는 물질을 이루는 가장 작은 알갱이를 말해.
원자설 - 아주 작고 단단한 알갱이
그리스 철학자 데모크리토스는, 물질은 ‘원자’라는 아주 작고 단단하며 눈에 보이지 않는 알갱이로 되어 있다고 생각했어.
19세기에 이르러 영국의 과학자 돌턴은 여기서 더 나아간 근대 원자설을 내놓았어. 돌턴은 물질은 작고 똑같으며 더 이상 쪼갤 수 없는 입자들이 모여 이루어져 있다고 설명하고, 이 입자의 이름으로 데모크리토스가 말한 원자라는 말을 그대로 썼어. 하지만 돌턴이 원자설에서 제안한 내용 중 몇 가지는 그 후 과학이 발달함에 따라 수정이 필요하게 되었지.
원자가 작다면, 얼마나 작은 걸까?
원자 크기는 상상하기조차 힘들 정도로 매우 작아. 1억 개나 되는 수소 원자를 한 줄로 죽 세워 놓아도, 그 길이가 1cm 밖에 안 될 정도니 말이야. 원자를 1억 배 뻥튀기 해야 겨우 탁구공 크기만 해지는데, 1억 배는 탁구공을 지구만큼 커지게 할 정도의 비율이라고 해. 원자의 크기가 얼마나 작은지 알 수 있겠지!
더 알아보기 돌턴의 원자설을 수정하면?
과학의 발달로 인해 돌턴의 원자설 중 1, 2번이 틀렸다는 것을 알게 되었어. 원자는 가장 작은 입자가 아니라, 더 작은 입자인 전자, 양성자, 중성자로 나눠진다는 것을 알게 되었지. 그리고 같은 원소라 하더라도 질량이 다른 원자가 존재한다는 사실을 발견하게 되었어. 예를 들어 수소, 중수소, 삼중수소는 원소는 같지만 질량은 달라. 이러한 것들을 ‘동위원소2)’라고 부르지.
원자의 구조 - 원자 속을 들여다 보면?
원자는 너무 작아 눈으로 들여다 볼 수 없지만, 과학자들은 여러 가지 실험과 모형을 통해 원자의 구조를 예측하고 설명해 왔어. 현재까지 원자에 관한 모형이 어떻게 달라져 왔는지 살펴볼까?
근대 원자설을 내놓은 돌턴은 원자를 매우 작고 단단하며 공처럼 생긴, 더 이상 쪼갤 수 없는 것이라고 설명했어. 하지만 톰슨이 음전하를 띠는 전자3)를 발견하게 되자, 빵 속에 건포도가 박혀 있는 것처럼 원자는 전체적으로 양전하를 띠는 공 안에 전자가 박혀 있다고 했지. 그 후 러더퍼드는 양전하를 띤 원자핵4)이 원자의 중심에 존재하고 원자의 대부분은 텅 비어있는 것이라고 설명했고, 보어는 이를 발전시켜 전자가 원자핵을 중심으로 일정한 궤도를 돌고 있다고 설명했어. 현대에는 원자핵 둘레에서 전자가 발견될 확률인 전자 구름 모형으로 이해하게 되었지. 이렇게 실험에 의해 원자에 대한 사실이 하나씩 발견되어질 때마다 그 구조를 설명하는 모형도 달라졌어.
더 알아보기 원자핵을 깨뜨려 얻는 원자력 에너지
우리가 일상 생활에서 사용하는 전기는 발전소에서 일으켜 가정 곳곳으로 보내져. 여러 가지 발전 방법 중 우리나라는 원자력 발전이 약 40%를 차지하고 있지. 원자력 에너지는 우라늄, 플루토늄 같은 원자의 원자핵을 깨뜨릴 때 나오는 에너지야. 1kg의 우라늄에서 얻을 수 있는 에너지가 석탄 300톤에서 얻을 수 있는 에너지와 맞먹을 정도여서, 제 3의 불이라는 별명도 붙었지. 하지만 원자력 발전 후에 나오는 핵폐기물 처리 문제나 인류를 위협하는 원자폭탄과 같은 문제를 안고 있기 때문에, 원자력 에너지는 아주 신중히 사용되어야 해.
각주
- 1) 화학 변화 물질을 구성하는 원자들 사이의 결합이 깨진 후 재배열하여 새로운 물질을 만드는 과정으로, 처음 물질의 성질을 잃어버리게 된다.