통합과학 중2 물질의 구성

물질의 구성

Q: 원소 기호는 왜 두 글자일 때 둘째 글자를 소문자로 쓰나요?

구분하기 위해서입니다. CO는 탄소와 산소가 결합한 일산화 탄소이지만, Co는 코발트라는 하나의 원소입니다. 대소문자 하나로 완전히 다른 뜻이 되므로 반드시 첫 글자는 대문자, 둘째 글자는 소문자로 씁니다.

원소·원자·분자의 개념과 이온 형성, 원소 기호 및 화학식을 학습한다.

모든 물질은 원소라는 기본 성분으로 이루어져 있고, 그 원소의 알갱이 하나가 원자이며, 원자들이 결합한 것이 분자, 원자가 전자를 잃거나 얻어 전하를 띤 것이 이온입니다.

원소는 레고 '종류'이고 원자는 레고 '조각 하나'입니다. 조각 몇 개를 붙여 만든 완성품이 분자이고, 조각이 전기를 띤 상태가 이온입니다. 종류는 100가지가 넘지만, 그 조합으로 세상의 모든 물질이 만들어집니다.

쉽게 말하면

기체의 성질에서 물질이 눈에 보이지 않는 작은 알갱이로 되어 있다는 것을 배웠다면, 이제 그 알갱이의 정체를 볼 차례입니다.

원소는 더 이상 다른 물질로 분해되지 않는, 물질을 이루는 기본 성분입니다. 물에 전류를 흘리면 수소와 산소로 나뉘지만, 수소와 산소는 더 이상 다른 물질로 나뉘지 않습니다. 그래서 물은 원소가 아니고 수소와 산소는 원소입니다. 지금까지 알려진 원소는 100가지가 넘고, 각각 $H$ , $O$ , $Na$ 처럼 원소 기호로 나타냅니다.

원자는 물질을 이루는 가장 작은 알갱이입니다. 가운데에 (+)전하를 띤 원자핵이 있고, 그 주위를 (−)전하를 띤 전자가 돌고 있습니다. 원자핵의 (+)전하 개수와 전자의 개수가 같기 때문에 원자 전체는 전기를 띠지 않습니다.

원자는 혼자 있기도 하지만 대개 서로 결합합니다. 원자 몇 개가 결합해 그 물질의 성질을 나타내는 가장 작은 알갱이가 된 것이 분자입니다. 물 분자 $H_{2} O$ 는 수소 원자 2개와 산소 원자 1개가 결합한 것이고, 이 분자 하나가 깨지면 더 이상 물의 성질을 갖지 않습니다.

한편 원자가 전자를 잃으면 (+)가 남아 양이온이 되고, 전자를 얻으면 (−)가 많아져 음이온이 됩니다. 나트륨 원자가 전자 하나를 잃으면 $N a^{+}$ , 염소 원자가 전자 하나를 얻으면 $C l^{-}$ 입니다. 이온이 어떻게 결합해 화학식이 되는지는 원소·이온과 화학식에서 이어집니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

불꽃 반응으로 원소를 알아내기

물질을 불꽃에 넣으면 들어 있는 원소에 따라 정해진 색이 나타납니다. 나트륨은 노란색, 칼륨은 보라색, 칼슘은 주황색 불꽃을 냅니다. 소금(염화 나트륨)과 탄산 나트륨은 서로 다른 물질이지만 둘 다 나트륨이 들어 있어 같은 노란색 불꽃이 나옵니다 — 불꽃 반응이 '어떤 물질인가'가 아니라 '어떤 원소가 들어 있는가'를 알려 준다는 뜻입니다.
예시 2

물의 전기 분해

물에 전류를 흘리면 (−)극에서 수소 기체가, (+)극에서 산소 기체가 발생합니다. 물이 수소와 산소로 나뉘었으므로 물은 원소가 아니라 두 원소로 이루어진 물질임을 알 수 있습니다. 수소와 산소는 아무리 해도 더 나뉘지 않으므로 원소입니다.
예시 3

같은 원자로 만든 다른 물질

산소 원자 2개가 결합하면 우리가 숨 쉬는 산소 분자 $O_{2}$ 이고, 3개가 결합하면 오존 $O_{3}$ 입니다. 원자의 종류가 같아도 결합한 개수와 방식이 다르면 완전히 다른 성질의 물질이 됩니다.

원소와 원자, 어떻게 다른가

구분	원소	원자
뜻	물질을 이루는 기본 성분(종류)	물질을 이루는 가장 작은 알갱이(개수)
세는 말	'몇 가지' — 종류를 셉니다	'몇 개' — 알갱이를 셉니다
예	물은 수소와 산소, 두 가지 원소로 되어 있다	물 분자 하나에는 수소 원자 2개와 산소 원자 1개가 있다

자주 하는 오해

원소와 원자를 같은 말로 쓰기

이렇게 생각하기 쉬움물은 수소 원자와 산소 원자로 이루어져 있으니, 수소 원자가 곧 수소 원소다

실제로는원소는 '종류'를 가리키는 말이고, 원자는 '알갱이 하나'를 가리키는 말입니다.

물 한 컵에는 수소 원자가 셀 수 없이 많지만, 그 안에 든 수소 원소는 한 가지입니다. '수소 원소가 몇 개'라는 말이나 '이 물질은 수소 원자로 되어 있다'는 말이 어색하게 들려야 두 개념을 제대로 구분한 것입니다.

이온이 되면 다른 원소로 바뀐다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움나트륨 원자가 전자를 잃어

N a^{+}

가 되었으니 이제 다른 물질(원소)이 된 것이다

실제로는이온이 될 때 변하는 것은 전자의 개수뿐이고, 원자핵은 그대로입니다.

N a^{+}

도 여전히 나트륨입니다.

원소의 종류를 결정하는 것은 원자핵 속 (+)전하의 개수이지 전자의 개수가 아닙니다. 전자를 잃거나 얻으면 전기적 성질과 화학적 성질은 달라지지만, 원소의 종류는 바뀌지 않습니다. 그래서 몸에 꼭 필요한 나트륨 이온과 폭발적으로 반응하는 나트륨 금속이 같은 원소일 수 있습니다.