분자와 이온

모든 원소 중에서 주기율표의 8A족에 있는 6개의 영족 기체(He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)만이 단일 원자로 자연에 존재한다.

이러한 이유로 그들을 단원자(monoatomic, 단일 원자를 의미함) 기체라 한다.

대부분의 물질은 원자에 의해 형성된 분자 또는 이온으로 되어 있다.

 

분자

분자(molecule)는 화학적 힘(화학 결합이라고도 함)에 의해 일정한 배열을 유지하는 두 개 이상 원자의 응집체이다.

한 분자는 같은 원소의 원자를 포함하고 있거나, 앞에서 언급한 일정 성분비 법칙에 따라 일정한 비율로 결합된 두 가지 이상의 원소의 원자를 포함하고 있다.

 

따라서 분자는 반드시 화합물일 필요는 없으며, 여기서 화합물은 두 가지 이상의 원소로 구성되어 있다고 정의한다.

예를 들어, 수소 기체는 순수한 원소이지만, 기체를 이루고 있는 각 분자는 두 개의 수소 원자(H)로 되어 있다.

반면에, 물은 수소 원자(H) 두 개와 산소 원자(O) 한개의 비율로 수소와 산소를 포함한 분자 화합물이다.

원자와 같이 분자 또한 전기적으로 중성이다.

 

H₂로 표시되는 수소 분자는 두 개의 원자만을 포함하고 있기 때문에 이원자 분자(diatomic molecule)라고 한다.

보통 이원자 분자로 존재하는 또 다른 원소로는 7A족 원소인 플루오린(F₂), 염소(C1₂), 브로민(Br₂), 아이오딘(I₂) 뿐만 아니라 질소(N₂)와 산소(O₂)가 있다.

물론 이원자 분자는 다른 원소의 원자를 포함할 수 있으며, 염화 수소(HC1)와 일산화탄소(CO)를 예로 들수 있다.

이원자 분자로 존재하는 원소들.

 

대부부늬 분자는 세 개 이상의 원자를 포함한다.

세 개의 산소 원자로 이루어진 오존(O₃)처럼 같은 원소의 원자로 이루어지거나 두 가지 이상의 다른 원소의 결합으로 이루어질 수도 있다.

세 개 이상의 원자를 포함하는 분자를 다원자 분자(polyatomic molecule)라고 한다.

오존처럼 물(H₂O)과 암모니아(NH₃)는 다원자 분자이다.

 

이온

이온(ion)은 알짜 양전하나 알짜 음전하를 가진 원자 또는 원자단이다.

원자핵에 양으로 하전된 양성자 수는 보통 화학 변화(화학 반응)가 일어나는 동안 똑같이 유지된다.

그러나 음으로 하전된 전자는 잃을 수도 있고, 얻을 수도 있다.

중성 원자가 하나 이상의 전자를 잃으면 알짜 양전하를 갖는 이온이 생기는데, 이를 양이온(cation)이라고 한다.

예를 들면 소듐 원자(Na)는 전자 한 개를 쉽게 잃어 Na＋로 표시되는 소듐 양이온이 된다.

그림2.10 주기율표의 원소 위치에 따라 배열된 일반적인 다원자 이온.