글로벌 세계 대백과사전/수학·물리·화학·실험/화 학/원자의 구조/전자와 이온

전자와 이온

원자는 원자핵과 그 바깥쪽을 돌고 있는 전자로 구성되어 있다. 핵분열이나 핵융합 등 원자핵 반응에는 핵 속의 양성자나 중성자의 출입이 따르지만 일반적인 화학 반응을 지배하고 있는 것은 전자이다. 그러므로 전자의 근본적 성질을 아는 것은 화학 반응을 이해하는 기초로서 매우 중요하다.

보어의 원자 모델과 전자의 분포

보어의 원자 모델과 전자 껍질

－原子model－電子－보어의 원자 모델에 의하면 원자핵과 전자 사이에는 쿨롱의 힘(음·양의 전하가 끌어당기는 힘)이 작용하며, 전자는 원자핵의 주위를 특정한 궤도를 그리면서 빠른 속도로 돌고 있다. 그 궤도는 원자핵을 중심으로 동심원을 이루고 있는데 이것을 입체적으로 보면 구면으로 되어 있다고 생각되며, 이런 구면 궤도를 전자 껍질이라고 불렀다. 그리고 원자핵에 가장 가까운 전자껍질을 K껍질, 원자핵에서 멀어지면서 L껍질, M껍질, N껍질, O껍질, P껍질, Q껍질이라고 하였다.

원자가 전자와 이온

원자가 전자

原子價電子 고층 건물의 1층보다 45층이 지면에 대한 위치 에너지가 큰것과 마찬가지로, 원자핵에 대한 각 전자 껄질의 위치 에너지는 K껍질이 가장 작고, 원자핵에서 멀어질수록 커진다. 또 45층에 사는 것보다 1층에 사는 것이 안정감이 있는 것과 마찬가지로, 전자도 K껍질에 배치되어 있는 것이 보다 안정하다. 많은 전자를 갖는 원자에서는 에너지가 작은 전자 껍질부터 차례로 전자가 채워져 간다. 이렇게 전자 껍질에 분배된 전자 중에서 가장 바깥 껍질의 전자를 '원자가 전자'라고 한다. 전자수 6개인 탄소 원자에서 K껍질에는 2개의 전자로 채워지고 그 바깥쪽 L껍질에 4개의 전자가 배치되는데, 이 전자들은 K껍질의 전자와 비교하여 원자핵으로부터 더 멀리 떨어져 있다. 따라서, 원자핵으로부터 받는 영향이 적으며, 에너지가 크고 불안정하므로, 다른 원자와 결합하여 분자를 만들거나, 이온으로 되는 경우에 중요한 역할을 한다. 이 L껍질의 4개의 전자가 탄소 원자의 원자가 전자이다. 원자가 전자를 표시할 때에는 채워진 껍질의 전자는 생략하고, 원자가 전자만을 원소 기호의 상하좌우에 검은점(·)을 찍어서 나타낸다. 수소 H 리튬 LI 탄소 C 산소 O

이온의 크기

ion－ 이온은 원자가 전자를 받아들이거나 잃은 결과 생기는 것이므로, 원자와 이온의 크기는 같지 않을 것이라고 생각된다. 대개 양이온은 전자가 감소하므로 본래의 원자보다 작고, 반대로 음이온은 전자가 증가하므로 본래의 원자보다 커진다.

이온의 전하량

ion－電荷量 1개의 전자가 가지는 전하량은 1.602×10^(-19)쿨롱으로 최소 단위이므로, 모든 이온이 가지는 전기량은 반드시 이 값의 정수배이다 (Ma^(2+) --> 3.204×10^(-19) 쿨롱).