물의 분자구조 - 물의 화학식을 이용해 원자와 분자 개념 이해하기

물의 분자구조

- 물의 화학식을 이용한 원자와 분자개념 이해 -

물의 화학식은 뭘까요. 정답은 H2O죠?

자, 그럼 여기서 H,2,O가 무엇을 의미하는지는 알고 계신가요?

'H'는 '수소원자'를 뜻합니다. 'O'는 '산소원자'를 뜻하구요, '2'는 수소원자가 2개  라는 것입니다.

즉, H2O는 수소원자' 2개와 '산소원자' 1개가 결합되어 이루어진 '분자'입니다.

자, 그럼 또 '원자'와 '분자'는 무엇일까요?

물질을 이루는 가장 최소 단위를 '원자'라고 합니다.

수소원자,산소원자,리튬원자,나트륨원자.... 등등.

헌데, 이 원자들은 불안정하여 자연상태에서 거의 혼자서 존재하지 않습니다.

원자를 확대해 보면 가운데 양전하(+)를 띄는 양성자(핵)가 있고, 주변을 음전하(-)를 띄는 전자가 돌고있는 모습입니다.

아시다시피, +극과 -극은 서로 끌어당기고, 다르게 말하면, 서로의 극성을 상쇄한다고도 할수 있겠죠.

보통, 원자는 양성자와 전자의 갯수가 같은데요, 그런데 이로인해 한가지 문제가 발생합니다.

앞서 전자는 양성자의 주변을 돌고 있다고 했는데요.

전자는 양파처럼 몇개의 겹으로 양성자 주위를 도는데, 가장 가장자리의 원자(최외각전자)가 8개일때 안정한 상태가 됩니다. (수소는 2개)

헌데, 원자의 양성자와 전자의 갯수가 같다보니, 수소원자의 최외각전자는 1개, 산소원자의 최외각전자는 6개가 되버립니다.

이상태로는 안정하지 않겠죠?

그래서, 자연상태에서는 'H'나 "O'처럼 원자상태로는 거의 존재하지 않는 것입니다. 

자, 그러면 이들은 어떤 상태로 존재하고 있을까요?            

어떤 원자는 전자를 잃어야 안정해 집니다.

(예를들어 전자는 양파처럼 몇개의 겹으로 이루어져있다고 했을때, 아래겹에 전자 8개가 있고 윗겹에 전자 1개가 있으면 이 경우, 전자 7개를 얻어서 안정해지는것보다 전자 1개를 잃고 맨 윗겹을 없애 최외각전자를 8개로 만드는 것이 더 쉽습니다.)

또, 어떤 원자는 전자를 얻어야 안정해 집니다.

따라서, 원자들은 서로서로 품앗이(?)를 통해 전자를 주고받아, 결합하여 존재하게 됩니다.

이것을 '분자'라고 합니다.

결합은 다양하게 할 수 있습니다.                        

수소끼리도, 산소끼리도, 또는 섞여서도 할 수 있죠.

수소원자만 있을때, 두개의 수소원자가 결합하게 됩니다.

수소원자는 각각 한개씩의 전자를 가지고 있는데요.

수소원자는 전자가 2개일때 안정해 집니다.

이걸 해결하기 위해, 두개의 수소원자는 서로의 전자를 공유하게 되는데요.

각각의 전자 1개를 모아, 2개로 만들어 함께 사용하는 것입니다.

(이런 결합형태를 공유결합이라고 합니다)

아래 그림을 보시면, 이해가 쉬우실 거에요.

수소원자의 화학기호는 'H'이고, 위 분자는 수소원자 2개로 이루어진 분자이므로 "H2" 로 표현합니다.

산소의 경우도 마찬가지입니다.                    

산소는 각각 6개의 전자를 가지고 있는데요.

산소원자도 수소와 마찬가지로 두개의 산소원자가 결합합니다.

산소는 서로 2개씩의 전자를 공유하여, 각각의 원자가 8개의 전자를 갖는 효과를 갖게되지요.

산소원자의 화학기호는 'O'이고, 위 분자는 산소원자 2개로 이루어진 분자이므로 'O2'로 표현합니다.

수소원자와 산소원자가 함께 있으면, 어떻게 될까요?       

수소와 산소가 함께 결합을 하는데, 역시 비슷한 결합을 합니다.

수소원자 2개와 산소원자 1개가 만나 수소원자는 각각의 전자 1개, 산소원자는 전자2개를 서로 공유합니다.

이로인해 각각의 수소원자는 전자 2개를 가진 효과를 얻게 되고 산소원자는 전자 8개를 가진 효과를 갖게 되죠.

자, 이제 원자와 분자에 대해 어느정도 이해가 가시나요?

원자는 종류도 너무너무 많고 분자의 결합형태도 아주아주 다양합니다.

이제 첫발을 띄었으니, 서두르지 말고 한걸음씩 나아가 보시길 바랍니다.