William L Masterton Cecile N. Hurley 제2장 원자, 분자와 이온 Atoms, Molecules, and Ions 2.1 원자와 원자론 화학의 빌딩 블록: 물질의 구조를 설명하는데 도움 • 원자 • 전자, 양성자, 중성자로 구성 • 분자 • 원자의 조합 • 이온 • 전하를 띈 입자 Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 그림 2.3 - 전기장을 통과하는 음극선 Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 2.3 원자의 정량적인 성질 • 원자번호 (Z) 원자내 양성자의 수 • 중성원자의 양성자 수는 전자의 수와 같음 • H 원자의 핵은 양성자 1 개, 중성자 1개로 구성: Z = 1 • 질량수 (A) 핵안의 양성자 수와 중성자 수의 합 • A = 양성자수 + 중성자수 • 핵기호 A Z X Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 원자질량 • 원자질량(Atomic mass ) • 다른 원소의 원자들에 대한 상대적인 질량 • 어떤 원소의 원자 질량은 그 원소의 원자가 평균적으로 다른 원소의 원자에 비해 얼마나 무거운 가를 나타냄 • C-12 척도 • 가장 흔한 C-12의 질량을 기준 • C-12 원자의 질량 = 12 amu (정확히) • 질량이 C-12 절반인 원자의 원자 질량은 6 amu Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 2.4 주기율표 • 원소의 화학적 성질은 원자 번호에 의존하는데, 이는 주기율표에서 읽을 수 있다 • 주기(periods) : 수평 행 • 족(groups) : 수직 열 Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 족 • 주족원소: 1, 2, 13,14,15,16,17, 18 족 • 전이금속: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 족 • 알칼리금속: 1 족 • 알칼리토금속: 2 족 • 할로겐: 17 족 • 불활성기체: 18 족 Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 그림 2.8 주기율표 Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 주기율표에 대한 생물학적 관점 • 주요원소 • 생명에 필수적인 원소 • 탄소 C, 수소 H, 산소 O, 황 S 등 • 맹독성 원소 • 일부 원소는 생명에 필요하지만 양이 많아지면 독성을 지님 • 실레늄 (Se) Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 2.5 분자와 이온 • 두 개 이상의 원자가 결합하여 분자(molecule) 형성 • 비금속 원자가 주로 결합에 참여 • 공유 결합이 원자를 서로 강하게 잡아 끔 • 분자식 (Molecular formula) • 원자의 개수는 아래첨자로 표시 • 예) 물, H2O, 암모니아, NH3 • 구조식(Structural formula) Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 구조식 • 축양형구조식은 분자 내에서 가장 반응성이 크거나 중요한 특정한 부분의 결합 양식만 나타냄 Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 그림 2.12 공간 채움 모형(위) 및 공-막대 모형(아래). Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 이온 • 원자나 분자가 전자를 얻거나 잃으면 전하를 띈 입자 즉, 이온(ion) 형성 • 양으로 하전된 양이온 (cation) • Na → Na+ + e- • 음으로 하전된 음이온 (anion) • Cl + e–→Cl– ion • 다원자 이온 : OH- , NH4+ • 이온을 형성할 때 양성자와 중성자의 수에는 변함이 없음 Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 이온 화합물 • 양이온과 음이온으로 이루어진 화합물 • 소금(염화소듐) NaCl : 소듐 양이온이 염화 이온과 연속적으로 결합 Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 이온들 사이의 힘 • 이온 화합물은 서로 강한 힘 즉, 이온결합(ionic bonds)으로 붙들려 있음 • + 와 – 는 서로 정전기적 인력 • 상온에서 주로 고체로 존재 • 녹는점이 높고 • 주로 물에 녹음 Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 이온의 형성 • 주족 : 불활성 기체 구조 • 주기율표에서 불활성기체(18족)와 가까운 원자들은 인접한 불활성 기체와 같은 수의 전자를 가지기 위해 이온을 • 1족, 2족, 16 족, 17족, 그리고 Al (Al3+) 과 N (N3-) • 전이금속과 후전이 금속: 2개 이상의 양이온 형성 • 철 : 주로 Fe2+ 와 Fe3+ • 납 : 주로 Pb2+ 와 Pb4+ Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 산소산음이온 • 비금속이 두개의 산소산음이온을 만들 때 • 산소 수가 많은 것 : -산 이온 • 산소 수가 적은 것 : 아-산 이온 • 비금속이 두개보다 더 많은 산소산음이온을 만들 때 • 과 -산 이온 (산소수 최대) • 하이포 아-산 이온 (산소수 최소) Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved. 표 2.4 명명법에서 사용되는 그리스 접두어 Copyright ©2016 Cengage Learning. All Rights Reserved.