Ch. 4
화학의 기초: 원소, 원자, 이온
원소
Aristotle (B.C. 384 - B.C. 322) “4 원소설”
모든 물질은 물, 불, 흙, 공기의 4 원소로 이루어졌다고 주장
원소
Robert Boyle (1627 ~ 1691)
원소
실험에 바탕을 둔 정의
둘 이상의 단일 물질로 나누어지지 않는 물질
그리스인들이 원소라 생각했던 공기는 원소가 아님
왜냐하면 공기는 여러 가지 순수한 물질로 나누어질 수 있기 때문
원소
현재 116개의 원소가 알려져 있으며 새로운 원소가 계속 발견되고 있음
왼쪽 9개 원소가 전체 질량의 98% 차지
원소
원소의 기호
원소 기호 : 화학 원소의 약어
원소 이름의 약자로 1~2개의 철자로 표기
첫 철자는 대문자, 두 번째 철자는 소문자로 표기
일부 원소는 라틴어나 그리스어 이름에서 유래
원소 Cu Si Au Pb Ne Ni Ra Li Mg
Mn Ba Pt B Br As Bi O
Na H Hg Sr Ar Zn I
Sb Al
Cl U Ag P Sn N Fe Cd Ca
Ti
C
W
Co
Cr
K
F
He
S
Dalton 의 원자론
18세기 과학자들의 연구 결과
Dalton 의 원자론
화합물의 화학식
화합물 : 둘 이상의 원소의 원자들로 구성된 물질 항상 정확히 같은 상대적 질량을 가짐
화학식 : 주어진 화합물 단위에 존재하는 원자의 종류와 수를 나타낸 화학적 표기법
화합물의 화학식
화합물의 화학식
a. 황원자 1개 산소원자 3개
S O
3b. 질소원자 2개 산소원자 5개
N
2O
5c. 탄소원자 6개 수소원자 12개 산소원자 6개
C
6H
12O
6원자의 구조
원자 입자들의 발견과 원자 모형
J.J. Thomson 전자의 발견
William Thomson (Kelvin 경) 건포도 푸딩 모형 제안
원자의 구조
Ernest Rutherford 알파 입자 충돌 실험
원자핵의 발견
원자의 구조
작은 전자가 빈 공간에서 양전하를 띤 밀집된 중심의 핵 주위를 움직이고 있는 것으로 해석
양성자 존재 확인 : 전자와 같은 크기의 양전하(1+)를 가짐 중성자 확인 : 1932년 James Chadwick
원자 구조의 현대적 개념
동위 원소
X
A Z
동위원소 : 양성자 수는 같으나 중성자 수가 서로 다른 원자들 원자번호 : 핵에 있는 양성자의 수
질량수 : 핵에 있는 양성자수와 중성자수의 합
원소기호
질량수 (양성자수 중성자수 합)
원자번호 (양성자수)
동위 원소
소듐의 동위원소
둘 다 11개의 양성자와 전자를 가짐 중성자 수가 다름
주기율표에 대한 소개
각 껍질에 채워 질 수 있는 전자 개수
2n
2주기율표에 대한 소개
원소의 자연적인 상태
우리 주위의 물질은 주로 혼합물로 이루어져 있음
대부분의 원소들은 반응성이 높아 다른 원소와 결합된 화합물을 형성 순수한 원소 형태로 발견되는 것들 : 상대적으로 반응성이 없는 것들 - 귀금속 : 금, 은, 백금
- 불활성 기체 : 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈
원소의 자연적인 상태
이원자 분자
두 개의 원자로 이루어진 분자
예 : 질소(N2), 산소(O2), 수소(H2), 염소(Cl2), 등
원소의 자연적인 상태
원소의 자연적인 상태
원소의 자연적인 상태
원소 형태에서 이원자 분자로 존재하는 원소들
원소의 자연적인 상태
상온(25oC)에서 기체로 존재하는 원소들 :
H2, N2, O2, O3, F2, Cl2, He, Ne, Ar, Xe, Rn 상온에서 액체로 존재하는 원소들 :
Hg(금속), Br2(비금속)
하지만 금속인 Ga와 Cs는 30oC에서 녹는다.
나머지 원소들은 상온에서 고체로 존재한다.
원소의 자연적인 상태
동소체 :
같은 원소의 다른 형태 탄소의 세 가지 동소체
물질의 결합 방식
• 이온결합 :
양이온과 음이온 간의 정전기적인 인력에 의한 결합
• 공유결합 :
두 비금속 원자 간에 원자가 전자를 한 개씩 내어 전자쌍(공유 전자쌍)을 형성한 후 두 원자간에
공유하는 결합
• 배위결합
한 원자가 다른 원자에게 비공유 전자쌍을 제공하고 이 전자쌍을 두 원자간에 공유하는 결합
• 금속결합
금속 원자 핵과 자유 전자간의 정전기적인 인력에 의해 금속 원자간에 형성하는 결합
이온
원자는 전기적으로 중성이고 알짜 전하가 0이다.
핵에 있는 양성자수와 전자수가 같다.
이온
이온 :
중성 원자에 하나 이상의 전자를 붙이거나 제거하여 전하를 띤 물질 양이온(cation) :
하나 이상의 전자가 중성 원자로부터 떨어져 나간 화학종
이온
양이온의 이름은 원자의 이름을 그대로 따온다.
예 : Na+ 소듐 이온, Mg 2+ 마그네슘 이온, Al3+ 알루미늄 이온
이온
음이온(anion) :
하나 이상의 전자가 중성 원자에 더해져 음전하를 띤 화학종
이온
음이온의 이름은 원자의 이름의 어간에 –화(-ide)를 붙인다.
예 :
이온
특정 족 번호와 형성되는 이온의 전하
- 1족 : 1+ 이온 - 2족 : 2+ 이온 - 3족 : 3+ 이온 - 6족 : 2- 이온 - 7족 : 1- 이온
- 전이금속 : 다양한 양전하를 갖는 양이온
이온을 포함하는 화합물
이온 결합 화합물
금속과 비금속 사이에서 이온을 형성하며 형성되는 화합물 물에 녹으면 이온이 되어 전류를 전도할 수 있다.
이온을 포함하는 화합물
이온 결합 화합물에서 화합물의 알짜 전하는 0이어야 한다.
