원자의 해부

원자의 부위

모든 원자에는 세 가지 유형의 입자가 있다:

양성자: 양자 전하, 핵(중심)에 위치

중성자: 전하가 없으며 핵에 위치

전자: 음의 전하, 핵 주변에서 전자 구름을 형성하며 도약

핵은 전체 원자와 비교하여 매우 작다. 만약 원자가 미식축구 경기장의 크기라면, 핵은 50야드 라인 위의 구슬이다. 전자들은 상위 좌석에서 날아다니는 곤충이다.

주요 사실: 원자 내에 있는 양성자가 원소를 정의한다. 이 숫자는 원자 번호라고 한다.

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

양성자를 변경하면 원소 전체가 바뀐다.

원소가 되는 것

금은 79개의 양성자를 가지고 있고, 철은 26개의 양성자를 가지고 있다. 그들은 모두 양성자, 중성자 및 전자로 구성된 단순한 수집물이다.

하지만 그들은 모두 양성자, 중성자 및 전자로 구성되어 있다.

메넨데예프의 지도

과학에서 가장 강력한 단답장

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

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

그를 행(기간)과 열(그룹)으로 나누었다.

재능 있는 결정: 메넨데예프는 빈 자리를 남겨 두었다. 그 빈 자리를 채울 미확인 원소가 있을 것이라고 예측했으며, 그 예측은 거의 완벽하게 정확했다. 갈륨과 게르만륨은 몇 년 후 발견되었으며, 그의 예측과 거의 완벽하게 일치했습니다.

기간 (행): 각 행은 새로운 전자껍질이 채워지는 것을 나타냅니다.

그룹 (열): 같은 열에 있는 원소들이 같은 수의 외부 전자를 가지고 있으며, 그 이유로 그들은 비슷한 행동을 합니다.

테이블은 대체로 금속 (왼쪽과 중앙: 반짝이는, 전도성, 연성), 비금속 (위 오른쪽: 기체, 부서진 고체), 그리고 금속질 (계단선 위에 있는 것: 양쪽의 성질을 가진)으로 나눕니다.

그리고 그 중에는 귀가스 (오른쪽 가장자리 열: 헬륨, 네온, 아르곤)가 있습니다. 그들은 완전한 외부 전자껍질을 가지고 있어서 거의 아무것도 반응하지 않습니다. 주기율표의 외톨이들입니다.

테이블에서의 패턴

리튬, 나트륨, 포타슘은 주기율표의 1열에 있습니다. 모두가 물에 폭발적으로 반응하는 부드러운 금속입니다.

염화플루오린, 염화칼륨, 브로민은 모두 17열에 있습니다. 모두가 전자를 다른 원자로부터 빼앗는 것으로 매우 반응성이 높고 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: NaCl 및 H₂O

대부분의 원자들은 홀로 안정되지 않습니다. 완전한 외부 전자껍질을 갖고 싶어합니다: 귀하가 알고 있는 희귀가스와 같습니다.

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

이온 결합: 한 원자가 다른 원자에게 전자들을 전달합니다.

표Salt (NaCl)는 전형적인 예입니다. 나트륨은 1개만 남은 외부 전자들을 잃고 싶어합니다. 클로르인은 7개 외부 전자들을 가지고 있고 1개 더 필요합니다. 나트륨은 전자 하나를 클로르인에게 넘겨줍니다. 이제 모두 완전한 외부껍질을 가지고 있습니다: 그러나 나트륨은 전자 하나를 잃었기 때문에 양성자화되고 클로르인은 하나를 얻었기 때문에 음성자화됩니다. 서로 반대되는 것이 끌려서 결합합니다.

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 생성됩니다: 개별 단위체로 H₂O 또는 CO₂와 같은.

소금이 녹는 이유

물에 소금 결정 하나를 떨어뜨려 놓으면 사라집니다. 고체가 분리되어 나트륨과 클로르인 이온들이 물에 퍼져갑니다.

이렇게 되이는 이유는 물이 극성 분자이기 때문입니다: 산소 쪽은 약간 음성자화되고 수소 쪽은 약간 양성자화됩니다.

반응이란 무엇인가요?

반응물이 제품으로 변합니다

화학 반응은 원자들이 새로운 물질을 형성하기 위해 결합 구조를 재배열할 때 발생합니다.

시작 물질은 반응물이라고 하며, 결과물은 제품이라고 합니다.

한 가지 절대 규칙: 화학 반응에서 원子は 생성되거나 소멸하지 않습니다. 이것이 질량 보존의 법칙입니다. 모든 원자가 반응에 들어가야 합니다: 단순히 재배열만 됩니다.

반응은 에너지를 방출하는 외열 반응(불, 폭발, 손톱 따뜻하게 하는 것) 또는 에너지를 흡수하는 내열 반응(냉동백, 광합성, 계란을 요리하는 것)으로 나눌 수 있습니다.

화학은 여기서 거기까지:

- 부식: 철 + 산소 → 철 산화. 천천히, 외열.

- 소화: 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 보물 철차, 도구, 또는 못에 부식이 보였을 것입니다. 부식은 천천히 형성되지만, 실제 화학 반응입니다.

화학 방정식은 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃입니다.

이것은 네 개의 철 원자와 세 개의 산소 분자가 두 개의 철 산화물(부식)으로 반응하는 것을 의미합니다.

당신의 일상에서 화학

당신은 화학 실험실 안에 살고 있다

화학은 실험실에서만 발생하지 않습니다. 당신 주변에서 끊임없이 발생하고 있습니다.

조리: 갈색을 내거나 빵을 토스트할 때, 메이요르 반응이 발생합니다: 아미노산과 설탕이 수백 가지의 새로운 맛 물질로 재배열됩니다.

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

재료: 당신이 이 문서를 읽는 스크린은 액체 결정, 반도체, 고분자 필름를 만드는 화학자의 지식으로 존재합니다.

배터리: 당신의 휴대전화는 리튬 이온 화학을 사용합니다: 리튬 원자들이 전극 사이에서 전자들을 오가게 합니다.

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

모든 재료, 모든 약, 모든 기술은 원자들이 결합하여 형성되었습니다.

당신의 차례

화학을 당신의 세계와 연결합니다

당신은 원자, 원소, 결합, 반응에 대해 아게 되었습니다. 당신은 어떤 것을 만들어내고 왜 그것이 어떤 방식으로 행동하는지 설명할 수 있는 어휘를 가집니다.