원소, 원자, 분자

교과 지도 자료  3. 이온 사이의 반응

Ⅰ. 물질의 구성

원소, 원자, 분자에 대한 정의들은 화학의 역사 속에서 변천되어 왔다. 그러나 교과서에서 소개된 정의가 현대적인 의미만을 사용하는 것은 아니다. 고대 그리스 시대에는 물질을 구성하는 기본적인 성질로서 원소를 정의하였다. 그러나 근대에 와서는 물질의 기본 성분이라고 했던 물, 불, 공기 등이 하나의 물질이 아니라는 것이 실험적으로 증명되면서, 원소의 정의가 ‘화학적으로 더 이상 분해되지 않는 물질’로 바뀌었다. 이후 돌턴에 의해 원소는 ‘한 종류의 원자로 이루어진 물질’로 재정의되었고, 후에 원소는 ‘물질을 구성하는 기본 성분으로서 한 종류의 원자로 이루어진 물질’로 다시 정의되었다. 이러한 정의의 변천으로 인해 화합물의 정의는 다른 종류(두 종류 이상)의 원자로 구성된 물질로 바뀌었다.

그러나 현대 과학의 발달로 원자가 다시 정의되는데, 현재의 정의는 ‘양성자 수가 같은 단위 입자들’을 의미한다. 중학교에서 학습하는 원자의 개념은 현대 과학적 의미가 아닌 ‘물질을 구성하는 기본 알갱이’ 또는 ‘원소를 구성하는 기본 알갱이’로 사용된다. 따라서 원소 역시 물질을 구성하는 기본 성분으로서 한 종류의 원자로 이루어진 물질로 생각하는 것이 혼동을 줄일 수 있을 것이다. 분자는 모든 물질의 기본이 되는 단위로 정의되었으나, 현재는 공유 결합을 하는 물질이면서 일정한 단위체를 갖는 물질로 정의된다.

원소, 원자, 분자의 개념을 체계적으로 정리하는 것은 매우 중요하며, 교사가 원소, 원자, 분자의 개념을 정확히 정립하고 있어야 학생들이 오개념을 형성하지 않고 개념들에 대한 혼란도 줄일 수 있다. 이를 개념도로 정리하면 다음과 같다.

이온 결합 화합물의 화학식의 표현

⑴ 화합물의 전하량：양이온과 음이온이 화합물을 생성할 때는 전기적으로 중성이 되도록 결합하므로 양이온과 음이온의 전하의 총 합이 0이 된다.

양이온의 총 전하량＝음이온의 총 전하량

⑵ 화합물의 표현：양이온의 원소 기호를 앞에, 음이온의 원소 기호를 뒤에 쓴 다음, 각 이온의 개수비를 원소 기호의 오른쪽 아래에 가장 간단한 정수비로 나타낸다. 즉, 각 이온의 전하량을 교차하여 아래에 작은 숫자로 쓰면 된다. 이때 1은 생략한다.

□ [eqn: rm Mg^2+ ,~Cl^-] ➡ [eqn: rmMgCl_2]

알짜 이온 반응식

이온성 물질의 반응에서는 실제로 반응에 참여하는 이온도 있고, 반응에 참여하지 않는 이온도 있다. 여기에서 실제로 반응에 참여한 이온을 알짜 이온이라고 하며, 반응에 참여하지 않은 이온을 구경꾼 이온이라고 한다. 이때 실제로 반응에 참여하는 이온들만으로 화학 반응식을 나타낸 것을 알짜 이온 반응식이라고 한다.

□ 염화 나트륨([eqn: rmNaCl]) 수용액과 질산 은([eqn: rmAgNO_3]) 수용액의 반응：염화 이온([eqn: rmCl^-])과 은 이온([eqn: rmAg^+])이 반응하여 물에 녹지 않는 흰색 앙금인 염화 은([eqn: rmAgCl])을 생성한다.

• 알짜 이온：[eqn: rmCl^-], [eqn: rmAg^+]

• 구경꾼 이온：[eqn: rmNa^+], [eqn: rmNO_3^-]

• 알짜 이온 반응식：[eqn: rmAg^+]＋[eqn: rmCl^-] ―→ [eqn: rmAgCl]↓

여러 가지 앙금 생성 반응

여러 가지 이온의 검출