▶이온

▶ 이온

양성자나 중성자는 원자 안에 깊숙이 있어서 원자를 떠나는 일이 거의 일어나지 않습니다. 반면 전자는 원자의 바깥 부분에 있으므로 속해 있던 원자를 떠날 수 있으며, 이 전자는 다른 원자에 더해집니다.

이렇게 원자에 전자가 더해지거나, 원자로부터 전자가 빠져나가면서 원자에게 일어나는 가장 큰 변화는 전하입니다. 왜냐하면 전자는 질량이 거의 없기 때문에 전자가 한 두 개 들어오거나 나가더라도 질량은 거의 변하지 않지요. 그러나 전자가 가지는 전하의 양은 상당히 커서 전자가 하나라도 들어오거나 나가면 전하는 크게 변합니다.

먼저 어떤 원자로부터 전자가 빠져나갈 때 일어나는 일부터 자세히 살펴봅시다. 어떤 원자가 원자핵에 양성자를 3 개 가지고 있습니다.(이 원자가 어떤 원자인지는 걱정하지 마세요) 그렇다면 이 원자는 몇 개의 전자를 가지고 있을까요? 원자 전체로는 전하를 띠고 있지 않으므로, (+1)의 전하를 띤 양성자가 3 개라면 (-1)의 전하를 띤 전자도 3개 있어야겠지요.

만약 이 원자로부터 전자가 하나 빠져나가면 입자의 전하는 얼마일까요? 전하를 띠고 있지 않은 원자로부터 (-1)의 전하를 띤 전자가 빠져나갔으므로, (+1)을 띠는 양성자 수가 (-1)을 띠는 전자수 보다 1개 많으므로 (+1)의 전하를 띠게 됩니다. 이렇게 원자로부터 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띠게 된 입자를 양이온이라고 합니다. 만약 원자로부터 전자가 두 개 빠져나가면 양이온이 띠는 전하는 얼마일까요?

원자로부터 전자가 2 개 빠져나가면 양성자가 전자보다 2 개 더 많아져서 전체적으로는 (+2)의 전하를 띠게 됩니다.

양이온은 원자를 나타내는 기호에 전하를 위첨자로 써서 나타냅니다. 예를 들어, 우리가 잘 아는 소금(NaCl) 안에는 나트륨 양이온이 있는데, 그것은 Na⁺ 라고 씁니다.

겨울에 눈이 내린 후 길이 얼지 않도록 하기 위해 뿌려주는 염화칼슘(CaCl₂)이라는 물질에는 칼슘 이온이 들어 있습니다. 칼슘 이온은 칼슘 원자(Ca)로부터 전자가 2 개 빠져나가 생긴 것입니다. 그래서 Ca²⁺ 라고 씁니다.

위의 나트륨이나 칼슘 원자들이 전자를 내어 놓으려면 그 전자를 받는 원자가 있어야 겠지요. 이때에는 어떤 일이 일어나는지 살펴봅시다.

원자핵에 양성자가 9개 있는 원자 안에는 전자도 9개 있지요. 여기에 전자가 하나 더해지면 어떤 일이 일어나는지 아래 그림을 보고 생각해보세요.

양성자 수와 전자수가 같은 원자에 전자가 하나 더해지면 (-1)의 전하를 띠는 전자가 (+1)의 전하를 띠는 양성자보다 하나 더 많지요. 따라서 이 입자는 (-1)의 전하를 띠게 됩니다. 이렇게 전하를 띠고 있지 않은 원자에 (-1)을 띤 전자가 들어와서 (-) 전하를 띠게 된 입자를 음이온이라고 합니다. 음이온도 원자를 나타내는 기호에 전하를 위첨자로 써서 나타냅니다. 예를 들어, 소금(NaCl) 안에는 염소 음이온이 있는데, 그것은 Cl^- 라고 씁니다.

그런데 한 종류의 원자가 전자를 잃고 양이온이 되기도 하고, 때론 전자를 받아 음이온이 되기도 하는 걸까요? 그렇지 않답니다. 어떤 원자들은 양이온이 되기는 하지만 음이온이 되지는 않고, 또 어떤 원자들은 음이온이 되기는 하지만 양이온이 되지는 않습니다. 나트륨, 칼슘, 철, 구리, 금, 은과 같이 우리가 금속이라고 부르는 물질을 구성하는 원자들은 양이온이 되기는 하지만 음이온이 되기는 어렵습니다. 반면, 불소, 염소 등의 물질을 이루는 원자들은 음이온이 되기는 하지만 양이온이 되기는 어렵습니다.

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