1.원자와 원자핵 - 원자

<원자>

1. 원자의 변천과정

라틴어 átŏmus, 프랑스어 atome, 이탈리아어 atomo, 영어 atom     "더이상 나누어 질 수 없는 기본"

 

●고대 그리스 데모크리토스와 레우키포스(기원전 5세기) - '원자론' 주장

"우주 전체의 근원은 원자와 허공 뿐이며, 다른 모든 것들은 관습적으로 믿어지는 것들이다"

● 1803년 돌턴의 원자모형 - "돌턴의 원자설은 모든 물질은 더 이상 쪼갤 수 없는 원자로 되어 있으며 원자의 종류가 다르면 크기와 질량이 달라진다"

● 톰슨의 원자모형(건포도 푸딩 원자모형, 1904년) - "원자는 구형이고 전기적으로 중성이다"

●1909년 톰슨의 지도제자 러더퍼드와 공동연구자2명의 이름을 딴 가이거-마즈든 실험(알파입자 산란실험), 일명 행성모형 이론 - 원자 가운데에 원자의 질량 대부분을 차지하는 원자핵이있고 양성자와 중성자로 이루어져있다는 것을 증명, α입자는 2-3˚의 각도로 산란되지만 약 8,000개 중의 1개 정도는 90-180˚가까이까지 산란된다라는 결과를 냄.

*러더퍼드 원자모형의 문제점 - 일명 안정성 문제. 정전기적 인력에 의해 핵 주변을 돌고 있는 전자는 전자기파를 내놓으며 원자핵과 충돌함. 이는 전자들은 서로 반발하기 때문에, 목성형 행성들처럼 고리가 안정적으로 행성의 중력에 묶여 회전하고있질 못하기 때문.

 

2. 현대적 원자모형

닐스 보어(1885~1962)의 등장.

1913년, 현대의 양자역학인 양자설을 도입하여 원자 스펙트럼을 설명 - ."전자는 제멋대로 돌지 않고 일정한 궤도에 따라 핵 주위를 회전하고 있다"는 모형 제시

 

(1) 독립궤도

원자내의 전자는 핵과 일정거리 떨어져있는 궤도에서만 회전 가능, 독립된 궤도안에서 일정한 에너지 값을 가지며, 핵으로부터 멀리 떨어질수록 에너지가 커짐.

(2) 궤도내의 전자는 전자기파를 방출하지 않는다 

전자가 회전하는 동안에 가속화되어 전자기파를 낸다는 맥스웰의 전자이론과 상반됨,

(3) 전자의 궤도간 이동

바깥쪽 궤도에 있는 전자가 안쪽궤도로 이동하는 경우에만 전자기파를 냄. 이 때 방출되는 에너지 양은 E₂-E₁으로 정의됨.

(4) 빛의 방출은 광양자의 형태로 이루어짐.

빛을 입자로 보고 양자화한 형태로 방출하는 에너지는 E=hν와 같음. 

 

3. 원자의 구조

원자 = 원자핵 + 전자

원자모형은 태양계의 행성이 전자, 태양이 원자핵이라고 했을 때와 비슷

원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어있음.

종류	기호	전하*	정지질량
			무게(kg)	질량(u)	에너지(MeV**)
양성자	p	+1	1,6726 x 10^-27	1,007277	938,278
중성자	n	0	1,6749 x 10^-27	1.008665	938,571
전자	e	-1	9,1095 x 10^-31	0,000548	0,511

* e=1,60219 x 10^-19C (C, 쿨롱, 4,80298 x 10^-10 esu)

** MeV(전자볼트, 10^6 eV) 1eV= 전자 하나가 1V의 전위를 거슬러 이동할 때 필요한 에너지

추가설명 - V=J/C, CV=J 즉, 기본전하량e의 값의 단위 C를 J로 바꾼거랑 같음.  

기본전하량e X 아보가드로 상수 = 패러데이 상수(96485C) 

 

4. 원자의 분류

주기율표 상에 양성자의 수를 원자번호라 부르고, Z로 나타내고 궤도원자수와도 동일. 중성자는 N으로 나태내고 주기율표상에 표시되어있진 않지만 해당 원자 질량수에 양성자 수를 빼면 중성자 수가 나온다. 질량수는 A로 표기하고 양성자+중성자와 같음. A=Z+N

핵종 종류	설명	기타
동위원소	Z(양성자)가 같은 원소	동위원소중 방사능을 가지고 있는 것을 방사성동위원소 RI*라고 함
동중원소	A(질량수)가 같은 원소
동중성자원소	N(중성자)가 같은 원소
핵이성체	A,Z,N은 같은데 에너지상태가 다른 원소

* = 프랑스어 Isotope Radioactif ou Radioisotope ,  영어 Radioactive Isotope or Radioisotope

 

 

출처 : 방사선 이론과 실제(일반)