원자의 해부

원자의 부분들

모든 원자에는 세 가지 유형의 입자가 있다:

프로톤: 양전하, 핵심(핵)에서 찾을 수 있다.

중성자: 전하가 없으며 핵심에 있다.

전자: 음전하, 핵 주변에서 전자 구름에서 도약한다.

핵은 전체 원자와 비교하여 정말 작다. 만약 원자가 축구장 크기라면, 핵은 50야드 선上的 보석일 것이다. 전자들은 상어들이나 되는 것들이 주변을 날아다닌다.

주요 사실: 프로톤의 수는 원자가 어떤 원소인지 정의한다. 이 숫자를 원자 번호라고 한다.

모든 수소 원자에는 정확히 1개의 프로톤이 있다. 모든 탄소 원자에는 정확히 6개. 모든 금 원자에는 정확히 79개.

프로톤의 수를 변경하면 원소가 완전히 변경된다.

원소가 무엇을 만들까?

금은 79개의 프로톤을 가지고 있고, 철은 26개의 프로톤을 가지고 있다. 그들은 모두 다른 외관, 감각 및 행동을 가지고 있다.

하지만 그들은 모두 프로톤, 중성자 및 전자로 구성된 단순한 수집물이다.

메네레예프의 지도

과학에서 가장 강력한 짧은 메모장

1869년, 러시아 화학자 드미트리 메네레예프가 놀라운 일을 했습니다. 알려진 원소들을 카드에 적어 원자량에 따라 정렬했습니다.

그는 비슷한 성질의 원소들이 정기적인 간격으로 나타나는 것을 발견했습니다: 주기적 패턴.

그들을 행(주기)과 열(군)으로 나누어 표로 배열했습니다.

재능 있는 결정: 메네레예프는 빈 자리를 남겨 두었습니다. 알려지지 않은 원소들이 그 빈 자리를 채울 것이라고 예측했으며, 그 예측은 거의 정확하게 맞았습니다. 갈륨과 게르만륨은 몇 년 후 발견되었으며, 그의 예측과 거의 완벽하게 일치했습니다.

주기(행): 각 행은 새로운 전자 껍질이 채워지는 것을 나타냅니다.

군(열): 같은 열에 있는 원소들이 같은 수의 외부 전자를 가지고 있으며, 그 이유로 그들은 비슷하게 행동합니다.

표는 대체로 금속 (왼쪽과 중앙: 반짝이는, 전도성, 가공성이 좋음), 비금속 (상단 오른쪽: 기체, 부서진 고체), 그리고 반금속 (계단선 위에 있는 것: 양쪽 성질 모두의 특성을 가지고)을 나누어집니다.

그리고 그들은 고정 원소 열 (가장 오른쪽 열: 헬륨, 네온, 아르곤) 에 있다면, 그들은 거의 아무것도 반응하지 않습니다. 주기율표의 고립자입니다.

표에 나타난 패턴

리튬, 나트륨, 포타슘은 주기율표의 열 1에 모두 있습니다. 모두가 물과 폭발적으로 반응하는 부드러운 금속입니다.

플루오린, 클로르, 브로민은 모두 주기율표의 열 17에 있습니다. 모두가 전자부터 다른 원자에게 빼앗길 것을 좋아하는 강력한 비금속입니다.

원자들이 어떻게 연결되는가

왜 원자들이 결합하는가

/static/diagrams/atoms_electron_shells.svg에서 가져온 원자 전자껍질: 수소, 탄소, 나트륨

/static/diagrams/atoms_ionic_covalent_bonds.svg에서 가져온 이온적 및 화학 결합: NaCl와 H₂O

대다수의 원자들은 독립적으로 안정되어 있지 않습니다. 완전한 외부 전자껍질을 갖고 싶어합니다: 귀하가 생각하는 귀중가스와 같습니다.

그곳에 도달하기 위해 원자들은 두 가지 주요 방법으로 다른 원자들과 결합합니다:

이온 결합: 한 원자가 다른 원자에게 전자들을 전달합니다.

표Salt (NaCl)는 전형적인 예입니다. 나트륨은 1개의 외부 전자를 잃고 싶어합니다. 클로르인은 7개의 외부 전자들을 가지고 있고 1개 더 필요합니다. 나트륨은 전자 하나를 클로르인에게 넘겨줍니다. 이제 모두 완전한 외부껍질을 가지고 있지만, 나트륨은 전자 하나를 잃었으므로 양성자화되고 클로르인은 전자를 얻었으므로 음성자화됩니다. 서로 다른 것들이 서로 끌어당겨 서로 고정되어 있습니다.

화학 결합: 원자들이 전자들을 공유합니다.

물(H₂O)은 이 방식으로 작동합니다. 산소 원자는 2개의 전자 더 필요합니다. 각각의 수소 원자는 1개를 공유할 수 있습니다. 그래서 산소는 두 수소 원자들과 전자들을 공유합니다. 아무도 아무것도 잃지 않았습니다: 그들은 협력했습니다.

이온적 물질들은 일반적으로 결정 형태로 생성되고 물에 용해됩니다. 화학 결합 물질들은 보통 분자 형태로 생성되며, 개별 단위로 H₂O나 CO₂와 같은 것입니다.

소금이 녹는 이유

물을 받은 그릇에 소금 결정 몇 개를 떨어뜨려 놓으면 사라집니다. 고체는 분해되고 나트륨과 클로르인 이온들이 물 속으로 퍼져 나갑니다.

이러한 현상은 물이 극성 분자임으로 인해 발생합니다: 산소 끝은 약간 음성자화되고 수소 끝은 약간 양성자화됩니다.

반응이란 무엇인가요?

반응물이 제품으로 변합니다

화학 반응은 원자들이 새로운 물질을 형성하기 위해 결합 순서를 바꿔 когда atoms rearrange their bonds to form new substances. 이 때, 시작되는 것은 반응물이고 결과는 제품입니다.

반응물은 반응물이고, 결과는 제품입니다.

한 가지 절대 규칙: 화학 반응에서 원子は 생성되거나 소멸하지 않습니다. 이것이 질량 보존의 법칙입니다. 모든 원자가 들어가는 것과 마찬가지로 나와야 합니다: 단순히 재배열되었습니다.

반응은 에너지를 방출하는 외열 반응(불, 폭발, 손뜨개) 또는 에너지를 흡수하는 내열 반응(냉동백, 광합성, 계란을 삶는 것)으로 나눌 수 있습니다.

화학은 다음과 같은 곳에서 찾을 수 있습니다:

- 부식: 철 + 산소 → 철 산화물. 천천히, 외열.

- 연소: 연료 + 산소 → 이산화탄소 + 물. 빠르게, 매우 외열.

- 광합성: 이산화탄소 + 물 + 태양열 → 글루코스 + 산소. 내열: 식물은 태양열의 에너지를 화학 결합에 저장합니다.

이 모든 것은 단순히 원자들이 오래된 결합을 끊고 새로운 결합을 형성하는 것입니다.

부식의 화학

확실히 화학 반응입니다. 오래된 차, 도구 또는 못에 있는 부식물을 보았을 것입니다. 부식은 천천히 형성되지만, 실제로 화학 반응입니다.

화학 방정식은 다음과 같습니다: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃

이것은 네 개의 철 원자와 세 개의 산소 분자가 두 개의 철 산화물(부식)으로 생산되는 반응입니다.

당신의 삶에서 화학

당신은 화학 실험실 안에 살고 있다

화학은 단순히 비커에서 발생하는 것이 아닙니다. 당신 주변에서 끊임없이 발생하고 있습니다.

조리: 단단히 볶거나 토스트한 고기나 빵은 모두 마야르드 반응입니다: 아미노산과 설탕이 수백 가지의 새로운 맛 물질로 재배열됩니다.

의학: 모든 약물은 당신의 몸에 특정 수용체에 맞게 설계된 분자입니다. 키와 잠그의 일치와 같습니다.

물질: 당신이 이 문서를 읽는 스크린은 액체 결정, 반도체, 고분자 필름을 만드는 화학자들의 발명으로 존재합니다.

배터리: 당신의 휴대폰은 리튬 이온 화학을 사용합니다: 리튬 원자들은 전극 사이에 전자들을 오가게 합니다.

당신의 몸: 지금, 당신의 세포 내에서 효소들은 초당 수천 개의 화학 반응을 촉진합니다: 음식물을 분해하거나 단백질을 생성하거나 DNA를 복사합니다.

모든 물질, 모든 약물, 모든 기술은 원자들이 결합하여 형성된 것들입니다.

당신의 차례

화학을 당신의 세계와 연결하세요

당신은 원자, 원소, 결합, 반응에 대해 아게 되었습니다. 당신은 어떤 것이 무엇으로 만들어지고 왜 그대로 행동하는지를 설명할 수 있는 어휘를 가지고 있습니다.