4장 원자와 원소 4.1 원소와 기호 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원소 더 간단한 물질로 분리될 수 없는 순물질 물질의 구성 요소 금 탄소 알루미늄 금 탄소 알루미늄 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원소의 이름 행성 신화의 인물 광물 색 과학자 장소 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원소기호 원소의 이름을 나타낸다. 1 또는 2 글자로 구성된다. 대문자로 시작한다. 예: 1글자 기호 2글자 기호 1글자 기호 2글자 기호 C carbon Co cobalt N nitrogen Ca calcium F fluorine Al aluminum O oxygen Mg magnesium Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

라틴어에서 온 기호 Cu, copper (cuprum) Au, gold (aurum) Fe, iron (ferrum) Ag, silver (argentum) Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

확인 문제 각 원소에 대하여 바른 원소 기호를 고르시오 : A. calcium 1) C 2) Ca 3) CA B. sulfur 1) S 2) Sl 3) Su C. iron 1) Ir 2) FE 3) Fe Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

풀이 각 원소에 대하여 바른 원소 기호를 고르시오 : A. calcium 2) Ca B. sulfur 1) S C. iron 3) Fe Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

확인 문제 각 원소기호에 대하여 바른 원소 이름을 고르시오 : A. N 1) neon 2) nitrogen 3) nickel B. P 1) potassium 2) phosphorus 3) phlogiston C. Ag 1) silver 2) agean 3) gold Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

풀이 각 원소기호에 대하여 바른 원소 이름을 고르시오 : A. N 2) nitrogen B. P 2) phosphorus C. Ag 1) silver Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

4장 원자와 원소 4.2 주기율표 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

족과 주기 주기율표에서 원소들은 비슷한 성질에 따라 배열된다. 족은 비슷한 성질을 가진 원소들을 세로줄에 배열한다. 주기는 원소들을 가로줄에 배열한다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

족과 주기 주기율표에서 세로줄은 족, 가로줄은 주기라고 한다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

주기율표 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

족수 족수 주족 원소는 A를 사용하여 1A 에서 8A 로 쓰고 전이 원소는 B를 사용한다. 왼쪽에서 오른쪽으로 1-18로 쓰기도 한다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

주족 원소들의 이름 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

알칼리금속 1A (1)족 원소들은 알칼리 금속이라고 부르며 리튬, 나트륨, 칼륨 등이 해당한다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

할로겐 7A (17)족은 할로겐이라고 부르며 염소, 브롬, 요오드 등이 해당한다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

확인 문제 다음 원소는 무엇인가? A. 7A (17)족, 4주기 원소 1) Br 2) Cl 3) Mn B. 2A(2)족 , 3주기 원소 1) 베릴륨 2) 마그네슘 3) 붕소 C. 5A (15)족, 2주기 원소 1) 인 2) 비소 3) 질소 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

풀이 A. 7A (17)족, 4주기 원소 1) Br B. 2A(2)족 , 3주기 원소 2) magnesium C. 5A (15)족, 2주기 원소 3) nitrogen Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

금속, 비금속, 준금속 주기율표에 표시한 지그재그선(녹색선)이 금속과 비금속을 나눈다. 금속은 녹색선의 왼쪽에 위치한다. 비금속은 녹색선의 오른쪽에 위치한다. 준금속은 녹색선을 따라 금속과 비금속 사이에 위치한다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

금속, 비금속, 준금속의 성질 금속 광택이 있고 연성이 있다. 열고 전기의 좋은 전도체이다. 비금속 윤기 없고 깨지기 쉬우며 부도체이다. 좋은 절연체이다. 준금속 비금속 보다는 좋은 전도성을 갖지만 금속보다 좋지는 않다. 반도체나 절연체로 쓰안다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

금속, 비금속, 준금속의 비교 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

확인 문제 다음을 1) 금속 2) 비금속 3) 준금속으로 분류하라 A. 나트륨 ____ B. 염소 ____ 다음을 1) 금속 2) 비금속 3) 준금속으로 분류하라 A. 나트륨 ____ B. 염소 ____ C. 실리콘 ____ D. 철 ____ E. 탄소 ____ Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

풀이 다음을 1) 금속 2) 비금속 3) 준금속으로 분류하라 A. 나트륨 1) 금속 B. 염소 2) 비금속 다음을 1) 금속 2) 비금속 3) 준금속으로 분류하라 A. 나트륨 1) 금속 B. 염소 2) 비금속 C. 실리콘 3) 준금속 D. 철 1) 금속 E. 탄소 2) 비금속 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

확인 문제 다음 설명에 맞는 원소를 고르시오 A. 4A (14)족 금속 1) Sn, Pb 2) C, Si 3) C, Si, Ge, Sn B. 5A (15)족 비금속 1) As, Sb, Bi 2) N, P 3) N, P, As, Sb C. 4A (14)족 준금속 1) C, Si, Ge, 2) Si, Ge 3) Si, Ge, Sn, Pb Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

풀이 다음 설명에 맞는 원소를 고르시오 A. 4A (14)족 금속 1) Sn, Pb B. 5A (15)족 비금속 2) N, P C. 4A (14)족 준금속 2) Si, Ge Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

4장 원자와 원소 4.3 원자 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

돌턴의 원자론 원자는 물질을 구성하는 작은 입자이다. 같은 원소를 구성하는 원자들은 비슷하고 다른 원소를 구성하는 원자들은 다르다 두 개 이상의 다른 원소들을 결합하여 화합물을 형성한다. 원자는 반응 도중 창조되거나 파괴되지 않는다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

부원자 입자 원자들은 부원자 입자로 구성되어 있다: 양성자는 양전하(+)를 갖는다. 전자는 음전하(-)를 갖는다. 중성자는 중성이다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

톰슨의 플럼 푸딩 원자 모형 톰슨은 음극선이 음전하를 띤 작은 입자(전자)의 흐름이라는 것을 발견했다. 톰슨은 양성자와 전자들이 원자 전체에 걸쳐 분포하는 플럼 푸딩 모형을 제안하였다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

러더퍼드의 금박 실험 양전하를 띤 입자를 금 원자(금박)들을 향해 발사한다. 대부분의 입자들은 금박을 통과하고 일부만이 편향된다. 결론 : 양전하를 띤 입자가 가까이 오면 편향시키는 양전하를 띤 원자핵이 존재한다. 원자핵은 작고 밀도가 높다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

러더퍼드의 금박 실험 금 원자를 향해 움직이는 양전하를 띤 입자는 금 원자들의 양전하(원자핵) 에 의해 편향된다. 금 원자를 향해 움직이는 양전하를 띤 입자는 금 원자들의 양전하(원자핵) 에 의해 편향된다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원자의 구조 양성자와 중성자가 들어있는 핵 핵 주변의 빈 공간을 채우는 전자들 원자 핵 안에는 양성자와 중성자가 들어 있고 전자들은 핵 바깥의 넓은 빈공간을 채운다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

Positively charged matter The Structure of Atom Thomson′s Atomic Model Electron Positively charged matter 그림. Thomson’s plum-pudding model

Rutherford′s Atomic Model Figure. Rutherford’s a-scattering experiment and discovery of the atomic nucleus.

그림. 얇은 금속막에 의한 α-입자의 산란 ① ② ③ <산란 결과 : 해석> ①번 산란 : 굴절되지 않거나 혹은 약간 굴절되면서 원자를 통과한다. ②번 산란 : 핵에 정면으로 충돌하면 튕겨져 나온다. ③번 산란 : 핵 근처를 지나면 심하게 굴절한다.

Figure. General features of the atom today

원자 질량 척도 부원자 입자의 원자 질량 척도 1 원자 질량 단위 (amu)는 탄소-12 원자 질량의 1/12이다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원자 안의 입자들 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

4장 원자와 원소 4.4 원자번호와 질량수 32S, 33S, 34S, 36S 16 16 16 16 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

11 Na 원자번호 원자번호는 원소마다 고유하다. 같은 원소들의 모든 원자들에 대하여 같다. 원자 안의 양성자 수와 같다. 원소 기호 위에 쓴다. 11 Na 원자번호 원소기호 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원자번호와 양성자 수 예: 수소는 원자번호가 1이다. 모든 수소 원자는 양성자를 1개 갖는다. 탄소는 원자번호가 6이다. 모든 탄소 원자는 양성자를 6개 갖는다. 구리는 원자번호가 29 이다. 모든 구리 원자는 양성자를 29개 갖는다. 금은 원자번호가 79이다. 모든 금 원자는 양성자를 79개 갖는다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원자 모형 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

확인 문제 각 원자에 있는 양성자의 수는 몇 개인가? A. 질소 원자 1) 5 2) 7 3) 14 B. 황 원자 1) 5 2) 7 3) 14 B. 황 원자 1) 32 2) 16 3) 6 C. 바륨 원자 1) 137 2) 81 3) 56 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

풀이 각 원자에 있는 양성자의 수는 몇 개인가? 질소 원자 2) 원자번호 7 ; 7 양성자 황 원자 2) 원자번호 16; 16 양성자 바륨 원자 3) 원자번호 56; 56 양성자 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원자 안의 전자 원자는 중성이다. 원자의 전하는 0이다. 양성자의 수와 전자의 수는 같다. 예: 3A (13)족 알루미늄은 양성자를 13개 전자를 13개 갖는다. 알짜 전하는 0이다. 13 양성자 (13 +) + 13 전자 (13 -) = 0 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

질량수 질량수는 핵 안에 있는 입자의 수를 나타낸다. 질량수는 (양성자의 수 + 중성자의 수) 와 같다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

확인 문제 아연 원자의 질량 수는 65이다. A. 아연 원자에는 양성자가 몇 개 있는가? 1) 30 2) 35 3) 65 1) 30 2) 35 3) 65 B. 아연 원자에는 중성자가 몇 개 있는가? C. 중성자를 37개 가진 아연 원자의 질량수는? 1) 37 2) 65 3) 67 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

풀이 아연 원자의 질량 수는 65이다. A. 아연 원자에는 양성자가 몇 개 있는가? 1) 30 (원자번호 30) 1) 30 (원자번호 30) B. 아연 원자에는 중성자가 몇 개 있는가? 2) 35 (65 – 30 = 35) C. 중성자를 37개 가진 아연 원자의 질량수는? 3) 67 (30 + 37 = 67) Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

확인 문제 어떤 원자가 양성자 14개 중성자 20개를 갖는다. A. 이 원자의 원자번호는 1) 14 2) 16 3) 34 1) 14 2) 16 3) 34 B. 이 원자의 질량수는 C. 이 원소는 1) Si 2) Ca 3) Se Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

풀이 어떤 원자가 양성자 14개 중성자 20개를 갖는다. A. 이 원자의 원자번호는 1) 14 B. 이 원자의 질량수는 1) 14 B. 이 원자의 질량수는 3) 34 (14 + 20 = 34) C. 이 원소는 1) Si (원자번호14) Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

4장 원자와 원소 4.5 동위원소와 원자질량 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

동위원소 동위원소는 질량수가 다른 같은 원소의 원자들이다. 동위 원소들은 양성자의 수가 같고 중성자의 수가 다르다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원자 기호 원자기호는 어떤 원소의 특정한 원자를 나타낸다. 질량수는 왼쪽 위 첨자로 원자번호는 왼쪽 아래첨자로 쓴다. 예 : 원자번호가 12이고 질량수 24인 마그네슘 원자는 다음과 같은 원자 기호를 갖는다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원자 기호에서 얻을 수 있는 정보 원자 기호는 특정한 원자 안에 들어있는 양성자(p+), 중성자(n), 전자(e-) 의 수를 알려준다. 16 31 65 O P Zn 8 15 30 8 p+ 15 p+ 30 p+ 8 n 16 n 35 n 8 e- 15 e- 30 e- Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

양성자 ______ ______ ______ 중성자 ______ ______ ______ 자연적으로 존재하는 탄소에는 3가지 동위 원소 12C, 13C, and 14C가 있다. 각 동위 원소에 대하여 양성자, 중성자,전자의 수를 써라. 12C 13C 14C 6 6 6 양성자 ______ ______ ______ 중성자 ______ ______ ______ 전자 ______ ______ ______ Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

풀이 자연적으로 존재하는 탄소에는 3가지 동위 원소 12C, 13C, 와 14C가 있다. 각 동위 원소에 대하여 양성자, 중성자,전자의 수를 써라. 12C 13C 14C 6 6 6 양성자 6 p+ 6 p+ 6 p+ 중성자 6 n 7 n 8 n 전자 6 e- 6 e- 6 e- Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

풀이 1. B. 12X 14X 6 6 두 원자 기호 모두 양성자의 수가 6개인 탄소의 6 6 두 원자 기호 모두 양성자의 수가 6개인 탄소의 동위원소를 나타낸다. 하나는 6개의 중성자를 다른 하나는 8개의 중성자를 갖는다. 2. C. 15X 16X 7 8 중성자가 8개인 질소 원자(7)와 산소 원자(8)를 나타낸다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원자 질량 11 Na 22.99 원자 질량은 주기율표 원자 기호의 아래에 쓴다. 원자 질량은 12C와 비교하여 각 원소에 있는 원자들의 평균 질량이다. 원자질량은 질량수와 다르다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

마그네슘의 동위 원소 자연에 존재하는 마그네슘은 동위원소가 3개이다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

동위원소와 원자 질량 대부분의 원소들은 두 개 이상의 동위원소를 갖는다. 각 동위원소들은 원소의 원자 질량에 기여한다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

원자 질량의 계산 원자 질량의 계산에는 각 동위원소의 자연 존재량이 백분율로 주어져야 하고 각 동위원소들의 원자 질량을 알아야 한다. 원자 질량은 가중 평균의 합이다. 동위원소 질량(1) x (%) + 동위원소 질량(2) x (%) + … 100 100 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

마그네슘의 원자 질량 마그네슘의 원자 질량은 마그네슘 동위 원소들의 가중 평균으로 구한다. 마그네슘의 원자 질량은 정수가 아니다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

5장 원자구조와 주기적 경향 5.1 전자기복사선 빛이 프리즘 역할을 하는 물방울을 통과하면 무지개가 생긴다. 5장 원자구조와 주기적 경향 5.1 전자기복사선 빛이 프리즘 역할을 하는 물방울을 통과하면 무지개가 생긴다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

전자기복사선 전자기 복사선은 공간을 통해 파동으로 여행하는 에너지이다. 전자기 복사선은 파장과 진동수로 기술된다. 전자기복사선은 진공에서 빛의 속도로 이동한다. 빛의 속도= 3.0 x 108 m/s = 파장 () x 진동수 () Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

파장 파장 (, lamda) 한 파동의 정점에서 다음 파동의 정점 까지 거리 미터(m)또는 나노미터(nm)로 표시 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

진동수 진동수 (, nu) 1초에 통과하는 파동의 수 hertz (Hz)로 표시되며 cycles/second를 나타낸다. Megahertz는 1 x 106 Hz이다. 예: 3.5 MHz = 3.5 x 106 Hz Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

파동과 진동수 백색광이 프리즘을 통과하면 모든 색을 가진 빛으로 분리된다. 이를 연속스펙트럼이라고 한다. 파장이 다른 파동은 진동수도 다르다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

파장과 진동수의 관계 파장과 진동수가 반비례 하기 때문에 파장이 길면 진동수가 낮다 파장이 짧으면 진동수가 크다. 전자기복사선의 종류가 다르면 파장과 진동수가 다르다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

전자기 스펙트럼 전자기 스펙트럼은 에너지 형태를 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 배열한다. 파장을 긴 쪽에서 낮은 쪽으로 배열한다. 가시 광선 영역은 700-400 nm이다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

빛의 본질 ◈ 빛 : 물체에 의해 방출되는 복사에너지의 한 형태 ◈ 복사에너지 : 수면파, 음파, 광파, 전자기파 등의 형태 로 에너지가 전파된다. ◈ 빛의 파장과 에너지 관계 : E ∝ 1/λ → E=k(1/ λ) k = hc 이므로 E = hc/ λ = hυ (h : planck 상수, 6.63 ｘ 10-34 J·s c : 빛의 속도, 3 ｘ 108 m/s)

확인 문제 푸른색 빛은 파장이 긴 가시 광선보다 대기 중의 분자에 의해 더 많이 분산된다. 하늘이 파랗게 보이는 이유가 이 때문이다. 푸른색 빛의 파장이 450 nm이면 붉은 색 빛의 파장은 450 nm보다 긴가 아니면 짧은가? 가시 광선 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

풀이 붉은 색 빛의 파장은 푸른색 빛의 파장보다 길다. 따라서 붉은 색 빛의 파장은 450 nm보다 길다. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

확인 문제 푸른색 빛의 진동수가 6.3 x 1014 Hz이다. 이를 kilohertz (kHz) 와 megahertz (MHz)로 나타내라. Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

풀이 6.3 x 1014 Hz x 1 kHz = 6.3 x 1011 kHz 1 x 103 Hz 6.3 x 1014 Hz x 1 MHz = 6.3 x 108 MHz 1 x 106 Hz Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

확인 문제 1. 파장이 가장 짧은 것은 어느 것인가? A. 마이크로파 B. 푸른색 빛 C. 자외선 2. 에너지가 가장 낮은 것은 어느 것인가? A. 붉은색 빛 B. 푸른색 빛 C. 초록색 빛 3.진동수가 가장 큰 것은 어느 것인가? A. 라디오파 B. 적외선 C. X-선 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake

풀이 1. 파장이 가장 짧은 것은 어느 것인가? C. 자외선 2. 에너지가 가장 낮은 것은 어느 것인가? A. 붉은색 빛 3.진동수가 가장 큰 것은 어느 것인가? C. X-선 Basic Chemistry Copyright © 2011 Pearson Education, Inc. LecturePLUS Timberlake