2.1

제 2 장

원자, 분자, 이온(Atoms, Molecules, and Ions)

2.2

강의 개요

물질의 구조를 이해 할 수 있도록

Ø 물질의 구성요소(Components of the Matter)• 원자 (Atom)• 분자 (Molecule)• 이온 (Ion)

Ø 주기율표 (Periodic Table)

Ø 화합물 (Compound)• 화학식(Chemical Formula)• 화합물의 명명 (Nomenculature)

2.3

2.1 원자와 원자론 (Atoms and the Atomic Theory)

* 원자론고대원자론 : Democritus ( BC 370 ~ 460)

* 19th Century Atomic Theory

가정 (Postulates)

1.원소는 원자라고 불리는 작은 입자로 구성되어 있다.

이들은 화학반응에서 고유한 성질(identity)을 유지한다.

2. 원자는 화학반응에서 한 물질에서 다른 물질로 이동할 뿐 생성되거나 소멸되지 않는다.

3. 원소가 하나 또는 둘 이상이 모여 하나의 화합물을형성한다.

2.4

Dalton’s Atomic Theory

1. 원소는 원자라는 물질로 구성하고있으며, 이들은 화학반응에서

고유한 성질(identity)을

유지한다.

2. 원자는 화학반응에서 한 물질에서다른 물질로 이동 할 뿐

생성되거나 소멸되지 않는다.

3. 원소가 하나 또는 둘 이상이 모여

하나의 화합물을 형성한다.

2.5

Dalton’s Atomic Theory Explained theBasic Laws of Chemistry

* 질량보존의 법칙(Law of Conservation of Mass) : (가정 2)

* 일정성분비의 법칙(Law of Constant Composition) : (가정 3)

동일한 화합물은 같은 종류의 원소로 구성되며, 원소들의 질량비가

일정하다.

* 배수비례의 법칙(Law of Multiple Proportions) : (가정 3)

화합물은 두개 이상의 원자가 일정한 정수비(e. g. 1:1, 2:1, etc.)를 이룬다. (예 CrO3 , Cr2O3)

2.6

2.2 원자의 구성요소 (Components)

•전자(electron)

•원자핵 (Nucleus)

–양성자(proton)

–중성자(Neutron)

2.7

전자의 발견과 전하량 측정

2.8

Rutherford의 α입자 산란실험

•원자핵 (Nucleus)

–양성자(proton)

–중성자(Neutron)

2.9

원자의 구성요소 (Components)와 구조(Strucure)

•전자(electron)

•원자핵 (Nucleus)

–양성자(proton)–중성자(Neutron)

2.10

원자번호 (Z, Atomic Number)

원자핵의 양성자 개수를 원자번호(atomic number)라 하며, 원자번호는 특정 원소의 성격 (a characteristic of a particular

element)을 규정 지워준다.

(모든 H원자는 1개의 양성자를 가지고 있고, 모든 He 원자는 2개의 양성자를 가지고 있다 .)

원자번호 = 양성자수= 중성원자의 전자수

2.11

질량수 (Mass Number)

질량수 (A, Mass number) = 양성자수 + 중성자수(같은 원자라도 질량수가 다른 원소 = 동위원소)

atomic nuclear massprotons neutrons number symbol number

carbon-12 6 6 6 12

carbon-14 6 8 6 14

126

C

146

C

2.12

질량수 (Mass Number)

질량수 (A, Mass number) = 양성자수 + 중성자수(같은 원자라도 질량수가 다른 원소 = 동위원소)

atomic nuclear massprotons neutrons number symbol number

carbon-12 6 6 6 12

carbon-14 6 8 6 14

126

C

146

C

2.13

원소기호(atomic symbol) 표시와핵 방사(nuclear radiation)

X element symbolA

Z

mass number

atomic number

2.14

핵의 안정도(belt of stability)

• 안정한 원소의

중성자/양성자(n/p)

비가 원자번호가

증가함에 따라 증가함

• 불안정한 동위원소는방사능(radioactivity)을

방출

2.15

2.3 주기율표 (Periodic table)

주기(Periods) : 1 ~ 7주기

족(Groups:Family) IUPAC(1, 2, 3,… 13,…,17,18):주족과 전이원소

금속, 비금속, 준금속 (Metals, Nonmetals, & Metalloids)

2.16

금속, 비금속, 준금속의특성(Metals, Nonmetals, Metalloids)

금속(Metals) :주기율표의 왼쪽 아래위치

높은 전기전도비금속(Nonmetals):오른쪽 위에 위치

준금속(Metalloids) : B, Si, Ge, As, Sb, Te

중간정도의 전기전도도

2.17

2.4 분자와 이온 (Molecules and Ions)

Ø 분자일반적으로 비금속원자들의 공유결합(covalent bond)

* 화학식의 종류

분자식(molecular formula)

NH3, H2O, N2, … C2H6

구조식(structural formula)

축소구조식(condensed structural formula) : CH3CH3

H

H

H

H

HH

CC

2.18

분자상 원소와 물리적 상태(Molecular elements and their physical states)

2.19

이온 (Ions)

• 원자가 전자를 얻거나 잃어서 전하를 띤 입자

• 양이온(cation)과 음이온(anion)

• 단원자이온의 생성

금속이온은 양이온을

Na 원자 (11p+, 11e -) → Na+ 이온 (11p+, 10e -) + e –

비금속이온은 음이온을

F atom (9p+, 9e -) + e - → F - ion (9p+, 10e -)

• 다음 세가지 isoelectronic화학종의 크기가큰 순서로 나열하면?

Na+, F-, Ne

2.20

비활성기체 구조를 가진 단원자이온의 전하(Charges of Monatomic Ions with noble-gas structures)

양이온(Cation) : Group 1 (+1); Group 2 (+2); Al3+

음이온(Anion) : Group 16 (-2); Group 17 (-1); N3-

전이금속과 후전이금속의 양이온 : Fe2+, Fe3+

2.21

다원자 양이온과 산소산이온(Polyatomic Ions Oxoanions)

2.22

2.5 화합물의 화학식 (Formulas of compounds)

전기적 중성 (electroneutrality)의 법칙

플루오르칼슘(calcium fluoride): Ca2+, F- ions: CaF2

질산알루미늄(aluminum nitrate): Al3+, NO3- : Al(NO3)3

이수소인산나트륨(sodium dihydrogen phosphate): Na+, H2PO4-: NaH2PO4

2.23

2.6 화합물의 명명법 (Names of Compounds)

이온성 화합물 (Ionic Compounds)

이성분 분자화합물 ( Binary Molecular Compounds)

산 (Acids)

2.24

이온성화합물의 화학명

• 영어는 양이온 음이온 순Na2SO4 sodium sulfate

• 전이금속의 전하는 로마자로 표시Fe(NO3)3 iron (III) nitrate

• 산소산음이온의 이름per-, -ate, -ite, hypo-과-**산, **산, 아**산, 하이포**산Calcium hypochlorite: Ca(ClO)2

2.25

산소산 음이온의 체계적인 명명법(systematic names of oxoanions)

산소수가 많은 음이온에 접미사 –ate를 붙이고

산소수가 적은 음이온에 접미사 -ite, 를 붙인다.

세 개 이상의 음이온을 형성할 때, 가장 많은 수의 산소원자가 있는

이온에 접두사 per-를, 가장 적은 수의 산소원자가 있는 이온에

hypo-를 사용한다.

Ca(ClO)2 : calcium hypochlorite

2.26

2.27

2.28

이(2)성분 분자 화합물(Binary Molecular Compounds)

* 영어: 앞원소 뒤원소ide

원자수는 그리스 접두사 사용

mono, di, tri, tetra, penta, hexa, pepta, octa, nona, deca

* 뒤에 o가 오면 a 생략

SF6 sulfur hexafluorideN2O3 dinitrogen trioxideN2O5 dinitrogen pentoxide

2.29

H2O water PH3 phosphine

H2O2 hydrogen peroxide AsH3 arsine

NH3 ammonia NO nitric oxide

N2H4 hydrazine N2O nitrous oxide

C2H4 acetylene CH4 methane

이성분 화합물의 일반명(Common Name)

2.30

산 (Acids)

이(2)성분 산 (Binary Acids):

염화수소 (염산, hydrochloric acid)

브롬화수소(붕산, hydrobromic acid)

산소산 (Oxoacids):

ate salt → ic acid

ite salt → ous acid

Examples:

HClO4 과염소산 (perchloric acid)

HClO3 염소산 (chloric acid)

HClO2 아염소산 (chlorous acid)

HClO 하이포아염소산 (hypochlorous acid)

2.31

숙제 (Homework)

제 2장 연습문제

문제 2-2, 2-4, 2-10, 2-12, 2-13, 2-20, 2-29, 2-32, 2-38,2-40 (10개 문항)