원자

 물 분자와 설탕 분자에는 산소 원자와 수소 원자가 들어 있지요. 물 분자를 이루는 산소 원자와 설탕 분자를 이루는 산소 원자는 완전히 똑 같이 생겼습니다. 마찬가지로 물 분자를 이루는 수소 원자와 설탕 분자를 이루는 수소 원자도 완전히 똑 같습니다.
 그렇지만 수소 원자와 산소 원자는 서로 다릅니다. 탄소 원자도 수소 원자나 산소 원자와 다릅니다. 현재까지 알려지기로는 약 100 종류의 원자들이 이 지구 상에 존재합니다. 이 100 여 종의 원자들은 서로 크기와 질량이 다릅니다. 성질 또한 다 다릅니다. 각 원자를 표시하기 쉽게 하기 위해 각 원자를 나타내는 기호를 정하였습니다. 100 여 종의 원자에 대해 다 알 필요는 없습니다. 지금은 수소, 탄소, 산소 정도만 기억해 두세요.


 

 여러분은 한번 더 놀라야 할 거예요. 그렇게 작은 분자는 원자로 쪼개어지고 원자는 또 더 작은 입자들로 이루어져 있다는 사실을 알며는요. 원자를 구성하는 입자들로는 전자, 양성자, 중성자가 세 종류가 있습니다. 각 입자의 특징은 다음과 같습니다.

 

입 자

전 하

질 량

전   자

-1

거의 없음

양성자

+1

전자의 2000 배

중성자

0

전자의 2000 배

  *전하는 전자의 전하량을 1 로 보았을 때 상대적인 전하량을 나타냅니다. 양성자의 전하량은 전자가 갖는 전하량과 같으며 반대의 전하를 띔을 나타냅니다.

 전자와 양성자는 같은 양의 전하를 띄지만 서로 반대의 전하를 띄고 있습니다. 그리고 중성자는 전하를 띄지 않습니다. 전자의 질량은 양성자나 중성자에 비해 아주 작아 무시해도 될 정도이며 양성자와 중성자의 질량은 서로 비슷합니다.
 그런데 원자 안에 3 가지 입자들이 위치하고 있는 모습은 상당히 괴상합니다. 원자를 대형 스타디움만큼 키워보면 그 중앙에 강낭콩 크기의 원자핵이라고 불리는 곳이 있습니다. 그런데 그 강낭콩에 질량의 대부분을 가진 양성자와 중성자가 오글오글 모여있다는 거예요. 그리고 스타디움의 나머지 즉, 원자의 대부분의 공간을 전자가 쉴 새 없이 뛰어다니며 다 쓰고 있다고 합니다.

 

 

 100 여 가지의 원자들은 질량이 다 다르다고 이미 말하였지요. 그렇다면 수소 원자, 탄소 원자, 산소 원자는 왜 서로 다를까요? 그것은 각 종류의 원자들이 각기 다른 수의 양성자를 갖기 때문입니다. 예를 들어 수소 원자는 1개, 탄소 원자는 6개, 산소 원자는 8개 등입니다. 또 같은 종류의 원자는 모두 같은 양성자 수를 가집니다. 따라서 양성자를 하나 갖는 원자는 수소 원자입니다.

 

 

 이미 말한 바와 같이 양성자는 +1 의 양전하를 띄고 있습니다. 그러므로 수소의 원자핵은 총 +1 의 양전하를, 탄소의 원자핵은 총 +6 의 양전하를, 산소의 원자핵은 총 +8의 양전하를 띄고 있습니다.
  그런데 원자는 전체적으로 전하를 띄고 있지 않습니다. 이것이 원자 안의 전자 수에 대해 무엇을 말해 주나요? 바로

원자 안의 전자 수 = 원자 안의 양성자 수

의 관계를 말해 주지요.

 


 정리해 볼까요? 지금까지 알려진 원자의 종류는 약 100 가지 정도이며 이 100 가지 정도의 원자들은 서로서로 질량과 크기가 다르고 성질도 다 다릅니다. 그 이유는 각 종류의 원자들이 서로 다른 양성자 수를 갖기 때문입니다. 원자 안에 있는 양성자의 수와 전자의 수는 같습니다. 양성자는 원자 안 깊숙이 아주 작은 공간 안에 모여 있으며 원자의 대부분이 공간을 전자가 쓰고 있습니다.