안녕하세요.
김병철 전문가입니다.
Q. 알칼리금속으로 불리는 원소들에는 무엇있으며 그 특징은 어떤 게 있나요?
안녕하세요. 김병철 전문가입니다.알칼리금속은 주기율표에서 가장 왼쪽 줄, 수소와 같은 줄에 자리잡고있으며 리튬, 나트륨, 칼륨 등이 잘 알려져있는 알칼리금속입니다.특징으로는 금속이라고 하기엔 부드럽다는 점(커터 칼로 자를 수 있습니다) 녹는 점도 금속 치고는 낮으며, 물과 반응하면 빛과 열을 발생(=폭발)하는 성질이 있습니다.영화나 만화에서 가끔 나트륨이나 다른 알칼리 금속을 물에 넣어서 폭탄처럼 사용하는 장면이 있는데, 그것도 알칼리 금속의 특징입니다.
Q. D2O는 어떤 물질인지 궁금합니다.
안녕하세요. 김병철 전문가입니다.D2O는 중수(重水)를 뜻합니다. H2O는 일반적으로 물을 뜻하는데, 산소원자 한개와 수소원자 두개가 결합했음을 나타냅니다. 좀 더 구체적으로 말하면 일반적인 산소원자 한개와, 일반적인 수소원자 두개가 결합한 경우입니다.D2O의 경우는 일반적인 산소원자 한개와, 중수소 두개가 결합한 경우입니다. 중수소가 일반 수소보다 무겁기때문에, 중수도 일반적인 물보다 무겁습니다.
Q. 양성자 하나에 전자가 있어야 수소가 되는건가요??
양성자가 하나이면 수소가 맞습니다.다만, 성질은 달라집니다.먼저, '수소'라고 하는 단어가 어떤 뜻인가 부터 정확하게 정해야 합니다. 수소 분자, 수소 원자, 수소 이온우리가 수소라고 말한다면, 보통은 대부분의 수소가 실제로 존재하고 있는 상태인, 수소 분자를 말하지요.반면에 수소는 양성자 하나와 전자 하나로 이루어져 있다고 말하는 건, 수소 원자를 말하는 거고요.그리고 수소에서 전자를 하나 떼어내면 일반적으로 말하는 수소 이온이 됩니다. 보통 H+ 라고 표시를 하지요.(수소 이온은 양성자 하나만 남으니까, 그냥 양성자라고 할 수도 있습니다만 수소로부터 만들 수 있는 이온이므로 수소 이온이라고 부릅니다.) 다만 보다 정확히 말하면 '수소 양이온'입니다.그리고 수소에 전자를 하나 추가해서, 양성자 하나에 전자가 두개 있는 경우는 수소 음이온 이라고 부릅니다.결론을 내리면수소는 양성자하나랑 전자 하나 이렇게 있는거 맞지요?? -> 맞습니다. 수소 원자입니다.그리고 수소 원자가 2개 모이면 수소 분자가 됩니다. 보통 우리가 '수소'라고 말하면 수소 분자이지요.그렇다면 거기서 전자를 하나 떼어내면 수소가 아닌건가요?? -> 수소 양이온이 됩니다.양성자 하나에 전자가 두개 있어도 수소가 아닌건가요?? -> 수소 음이온이 됩니다.모두 수소라고 하는 개념에 포함되긴 합니다. 그렇지만 수소 원자, 수소 양이온, 수소 음이온, 수소 분자 모두 성질은 전혀 다릅니다.
Q. 고무풍선에 공기룰 불어넣었을때 변화
보일은 법칙은 부피와 압력의 관계입니다.따라서 그 이외의 요소, 즉 기체 분자의 개수나 기체의 온도는 변하지 않는 상태에서 보일의 법칙에 따라 부피나 압력을 계산할 수 있습니다. 고무풍선에 공기를 불어넣지 않고, 온도도 변하지 않은 상태에서 압력이 커졌다면 그건 풍선을 압축해서 부피가 줄어들었다는 뜻이겠지만, 이야기해주신 경우 공기를 불어넣어서 기체 분자의 개수가 많아졌으므로, 보일의 법칙을 적용해서 계산할 수 있는 상황은 아닙니다.
Q. 양성자수가 다르지만 중성자수가 같은 경우도 있나요?
결론부터 말씀드리면, 있습니다.사실 물질의 원소 종류를 결정하는건 양성자와 전자라고 할 수 있습니다.원자번호 1번 원소인 수소의 경우로 설명드리겠습니다. 일반적인 수소는 양성자 하나와 전자 하나로 구성되어있는데, 동위원소로 중수소, 삼중수소가 있습니다.중수소는 보통 수소 원자에 중성자가 하나 있고, 삼중수소는 중성자가 두개 있습니다.그런데 원자번호 2번인 헬륨의 경우 중성자가 2개입니다.동위원소 중에 양성자 수가 다른 경우는 없습니다. 양성자 수가 바뀌면 전혀 다른 물질이 되어버립니다. 다만, 서로 다른 원소의 동위원소를 고려해서 비교할경우, 중성자 수가 같은 경우는 있습니다.