1. 원자론 (Atomic Theory)
" 세상의 모든 물질은 더 이상 쪼갤 수 없는 기본 입자로 구성되어 있다" 는 생각이다
▶ 돌턴(Dalton)
돌턴은 최초의 원자론으로 알려져 있다
원소들을 이루는 입자는 바로 원자이며 원자들 간의 가장 근본적 차이는
질량 이라고 생각을 하고, 원자의 상태 질량표를 최초로 만들었다
19c 초에 질량 보존 법칙과 일정 성분비의 법칙 을 설명을 위해
원자설을 제시하였다 또한 가설을 뒷받침하는 배수 비례의 법칙 또한 제시하였다
▷ 일정 성분비의 법칙( Law of definite proportions )
1799년 프루스트가 발견하였다고 하여 Proust's Law 라고도 불리며
하나의 화합물을 이루고 있는 성분원소의 질량의 비는 일정하다는 법칙이다
예를 들어, 질량 1 의 수소에 대해서는 언제나 질량 8만큼의 산소가 반응하여 물이 생긴다
만약 물에서 수소가 가진 질량이 2 라면 산소 원자가 차지하는 질량은 20 이 되어
수소와 산소의 질량 비는 언제나 1:8 이 된다
▷ 배수 비례의 법칙 ( Law of multiple proportion )
2종류 이상의 원소가 화합하여 2종 이상의 화합물을 만들 때, 한 원소의
질량비는 항상 간단한 정수비를 나타낸다는 법칙이다
2. 아원자(Subatomic) 입자의 발견
▶ 전자(Electron)의 발견
▷ 톰슨(Thomson)의 원자
1897, 톰슨(Thomson)은 진공관에 높은 전압이 가해지면 광선이 발생하는 것을 발견했다
이 광선은 음극에서 방출이 되는데 음극선(Cathode Ray)라고 말했다
음극에서 방출되며 외부에서 가해진 전기장의 음극과 반발하여
이 광선이 음으로 대전된 입자, 즉 전자의 흐름 이라고 생각하였다
전자빔이 휘어지는 정도를 측정해 전자의 전하/질량비 를 결정하였다
e( 전자의 전하량 ), m( 전자의 질량 )
▷ 밀리컨(Milikon) 기름방울 낙하 실험
밀리컨은 대전된 기름방울을 이용하여 전자의 전하량을 측정하였다
측정한 전하량 값과 톰슨이 측정한 (전하/질량) 비를 이용하여 전자의 질량을 계산하였다.
▶ 원자핵(Atomic Nucleus)의 발견
▷ 러더퍼드의 알파선 산란 실험
러더퍼드는 1911년 알파선 산란 실험에 의해 원자핵을 발견하였다
톰슨 모형에 의하면 모든 알파 입자는 처음 뿌려진 각도에서 매우 작은 각으로만
산란이 되어야 한다
러더퍼드는 실험 결과에서 아주 작은 공간에 양전하가 집중되는 작고 무거운
핵의 존재를 규명하였다. 알파 입자가 핵 가까이 지나갈 때 알파 입자와 핵의 강력한
척력으로 인해 경로가 크게 벗어나는 현상을 설명하였다
▷ 러더퍼드의 원자 모형
러더퍼드는 알파선 산란실험을 토대로 새로운 원자 모형을 제안하였다
원자는 중심부에 있는 핵과 핵 주위를 도는 전자로 구성되어 있다 말하였고
핵은 양전하를 띠고 밀도가 높고, 전자는 핵의 지름에 비해 멀리 떨어져 있다 설명했다
▶양성자(Proton)의 발견
러더퍼드는 질소 핵에 헬륨 핵을 충돌시켰는데 질소가 산소로 바뀌었고
수소 핵, 즉 양성자가 튀어나오는 것을 관찰하였다
최초의 인공적 원소 변환과 양성자 발견을 동시에 하였다
모든 원자의 핵에는 하나 이상의 양성자가 포함되어 있고 이 양성자의 개수가
원소의 성질을 결정한다 생각하였다
각 원소가 각자 다른 수의 양성자를 가지며 양성자의 개수를 원소의
고유한 원자번호로 사용하였다
▶중성자(Neutron)의 발견
1932년 제임스 채드윅이 중성자가 다른 원자핵에 포섭되면 원소가 바뀐다는
사실을 발견하였다
양전하를 띄는 양성자와 달리 전기적으로 중성인 중성자는 쿨롱 장벽 없이 다른
전자핵으로 들어가거나 나올 수 있다는 것을 발견함
중성자는 우라늄과 같이 무거운 우너소의 핵에도 진입이 가능하다 ( 핵물리학 발전의 중요한 계기 )
▷ 쿨롱 장벽
두 원자핵이 핵융합 반응을 일으킬 정도로 가까워지기 위해 극복해야 할 정전기적 반발력이다
또는 양전하를 띄는 핵과 어떤 입자 사이의 정전기적 반발력이
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