원자와 원소 관련 중요 용어 해설

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원자와 원소 관련 중요 용어 해설

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가속기(입자가속기, 가속장치)：고압의 전류로 강한 자기장을 형성하여, 전자나 양성자와 같은 전기를 띤 입자가 매우 빠른 속도로 진행하도록 만든 장치를 말한다. 긴 관으로 되어 있는 선형가속기(linear cyclotron)와 원형으로 만든 원형가속기(synchrotron) 두 가지 형으로 크게 나뉜다. 소규모 가속기는 암 수술에, 대형 가속기는 원자의 연구, 방사성동위원소 생산 등에 이용된다. 최초의 가속기는 헝가리 출신의 물리학자 질러드(Leo Szilard 1898-1964)가 1933년에 발명했고, 캘리포니아 대학의 로렌스(Ernesr Laurence 1901-1958)는 1934년에 가속기를 처음 제작했다. 오늘날 새로운 중이온 입자가속기와 추적장치들이 계속 개발되고 있다.

 

가이거계수관：알파 입자, 베타 입자, 감마선, X-선 등의 방사선을 검출하고, 그 양을 측정하는 기구

 

감마선(gamma ray)：어떤 원자핵이 붕괴할 때 방출되는 X-선과 비슷한 고에너지 전자기파이다. 투과력이 강하여 차폐하려면 수cm 두께의 납으로 막아야 한다.

 

감속제(減速劑 moderator)：원자로에서 중성자를 흡수하여 핵분열반응 속도를 감속시키는 물질을 말한다. 원자로에 중수를 적당량 넣으면 중성자의 속도를 조절할 수 있다.

 

강자성체(ferromagnetic)：상자성체 참고

 

경수로(硬水爐)：원자로 노심 주변을 채우는 물로 일반 물(경수 H₂O)을 사용한 원자로이다. 이 물은 원자로의 열을 냉각시키는 동시에, 중성자를 흡수하는 작용도 한다. 뜨거워진 물은 원자로 밖으로 나가 수증기를 발생시키고, 냉각된 후 원자로로 되돌아온다.

 

국제통일 도량형 단위(Systeme International, SI)：무게, 길이, 부피 등을 나타내는 국제단위

 

금속(metals)：전기를 잘 통하고, 열을 잘 전하며, 연성(延性)이 좋은 원소나 화합물 또는 합금을 뜻한다. 금속 물질들은 빛을 잘 반사하여 은백색으로 보이는 특징이 있다. 주기율표에서 5번 원소(B)와 83번 원소(Po)를 대각선으로 연결했을 때, 왼쪽 부분의 원소(대부분)들이 금속 원소에 해당하고, 오른쪽 부분 원소는 비금속(non-metals) 원소에 해당한다. 특히 대각선 주변의 원소들은 금속과 비금속 중간 성질이므로 ‘반도체’라는 이름을 가지고 있다. 금속 원소들을 알칼리금속, 알칼리-토금속, 희토류금속으로 구분하기도 합니다.

 

 

나노미터(nanometer)：나노미터(nm) 단위는 매우 짧은 길이를 나타낼 때 쓴다. 1nm는 1×10^-9m, 즉 10억분의 1m(1,000,000분의 1mm)를 나타낸다. 헬륨 원자의 크기는 약 0.1nm이고, 라이보솜의 길이는 약 20nm이다. nm는 흔히 전자기파의 파장을 나타낼 때 잘 사용된다. 가시광선의 파장은 400~700nm 근처이다.

 

동위원소(同位元素 isotope)：화학적으로 같은 원소이면서, 원자량과 물리적 성질이 다른 원소이다. 동위원소는 핵 속에 중성자를 더 가졌거나 덜 가지고 있어, 원자량이 다르다(예, 6C-12, 6C-13). 자연에 있는 대부분의 원소는 하나 또는 그 이상의 동위원소와 혼합된 상태로 존재한다. 예를 들어 대부분의 수소는 핵에 1개의 양성자만 있지만, 중성자가 1개 더 있는 중수소(deuterium)와 중성자 2개를 더 가진 삼중수소(tritium)가 있다.

 

동중성자 원소(isotone)：중성자 수가 같은 원소(예, 7C-13, 7N-14)

 

동중원소(同重元素 isobar)：질량이 같은 원소(예, 7N-17, 8O-17, 9F17)

 

란타넘족(란탄족) (lantanide series)：원자번호 57번 란타넘부터 58, 59, …… 71번 루테늄까지

 

15종의 원소를 말합니다. 란타넘족 원소들은 주기율표의 하단 윗줄에 배열한다.

 

밀도(密度 density)：밀도는 어떤 물질의 무게(질량)를 부피로 나눈 값을 말한다(D = m(kg) ÷ V(m³). 밀도를 나타내는 단위로는 kg/m³, kgm^-3, g·cm^-3, kg/L, g/mL, t/m³ 등이 쓰인다. 국제 통일단위(SI)는 kg/m³(kgm^-3)이지만, 원소를 소개하는 이곳에서는 g·cm^-3 (1cm³의 무게 g)로 나타냈다. 일반적으로 밀도는 단위는 빼고 수자로만 나타낸다(예：알루미늄 2.700, 철 7.870, 수은 13.546, 금 19.320, 오스뮴 22.59). 원소의 밀도는 1기압, 0℃, 해수면에서 측정한 값을 기준으로 한다. 밀도를 나타내는 용어에는 질량밀도(mass density), 비중량(比重量 specific weight) 등이 있으나 같은 의미이다. 물은 밀도 1의 기준 물질이다. 즉 1기압에서 4℃일 때, 물 1m³의 무게는 1,000kg이다. 온도 변화에 따른 물의 밀도는 100℃(0.9584), 40℃(0.9922), 4℃(0.99997), 0℃(0.99993), -20℃(0.99385)이다. 고체인 얼음의 경우, 1m³의 무게는 916.7kg이므로 밀도는 0.9167kgm^-3 (또는 g·cm^-3)이다. 기체의 밀도는 1기압, 0℃를 기준으로 한다. 예：수소(0.0899g/L), 산소(1.429g/L)이다. 온도 변화에 따른 공기의 밀도는 -25℃(1.423g/L), 0℃(1.293g/L), 25℃(1.184g/L)이다.

 

반감기(半減期 half life) ; 방사성물질이 붕괴하여 본래의 양이 절반으로 줄어드는데 걸리는 기간. C-14의 반감기는 5,770년이다.

 

반도체：금속 참조

 

반자성체(antiferromagnetic)：상자성체 참고

 

 

방사(radiation)：알파, 베타, 감마, X-선, 기타의 전자기파를 방출하는 것

 

방사능(放射能 radioactivity)：원자의 핵은 막대한 에너지를 가졌다. 원자 상태가 불안정한 원소는 핵분열(fission)을 하거나(양성자와 중성자를 방출), 핵융합(fusion 양자와 중성자를 결합)하여 안정한 상태의 핵이 되려고 한다. 이러한 불안정한 핵종이 방사선(알파 입자, 베타 입자, 감마선)을 방출하면서 핵붕괴가 계속되는 것을 말한다.

 

방사선(放射線 radiation)：어떤 원소의 핵이 붕괴될 때 방출되는 알파 입자(헬륨의 핵), 베타 입자(전자나 양전자), 감마선(전자기파)을 통칭하여 방사선이라 한다. 넓은 의미의 방사선에는 태양에서 오는 모든 파장의 빛(전자기파)인 적외선, 자외선, 가시광선, X-선, 라디오파 모두가 포함된다. 이들 방사선은 에너지를 가지고 있다.

 

방사성(放射性 radioactive)：방사선과 방사성은 혼돈될 수 있다. 방사성은 ‘방사능을 가진’ 의미이다. 원자번호 82번 비스무트보다 원자량이 큰 원소들은 핵의 양성자와 중성자가 너무 많기 때문에 불안정하여, 그들의 동위원소는 전부 알파입자(양성자 2개와 중성자 2개를 가진 헬륨의 핵)를 방출하는 방사성을 가진다.

 

방사성동위원소(radioactive isotope)：많은 원소는 동위원소를 가지고 있다. 예를 들어 일반적인 탄소는 양성자 6개와 중성자 6개를 가진 탄소-12이지만, 탄소 동위원소인 탄소-14(C-14)의 핵은 중성자를 8개 가졌다. 이런 C-14의 핵은 불안정하여 핵붕괴를 하면서 방사선을 방출한다. 이 경우 C-14는 방사성을 가진 동위원소라 한다.

 

방사성붕괴(radioactive decay)：핵이 양성자나 중성자를 잃고 에너지를 방출하면서 다른 핵종으로 변하는 현상

 

방사성원소(radioactive element)：핵이 불안정하여 방사선을 내면서 붕괴되는 원소를 말한다. 원소들 중 방사성 원소는 핵의 에너지가 넘쳐 방사선을 방출하면서(방사선 붕괴) 안정된 원소로 변해간다. 방사성 우라늄은 핵붕괴를 계속하여 마침내 화학적으로 안정한 납으로 변한다.

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방사성 탄소：탄소 동위원소 중의 하나로서, 일반 탄소(C-12)는 6개의 양성자와 6개의 중성자를 가졌으나, 방사성탄소의 하나인 C-14의 핵은 6개의 양성자와 8개의 중성자를 가졌다. 이런 C-14는 우주로부터 온 방사선(중성자)이 공기 중의 질소-14(7P + 7N)를 변화시켜 생겨난다. C-14는 반감기 5,730년이 걸려 베타입자(전자)를 방출하여 다시 N-14로 변한다.

 

방사성 폐기물(radioactive waste)：방사성 물질에 오염된 쓰레기. 원자로, 병원의 방사선실 등에서 나온다.

 

백금족(platinum family)：주기율표에서 제 5주기와 6주기의 원소로서 제 8, 9, 10족에 속하는 6가지 원소를 말한다. 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 백금 이상 6가지 백금족 금속 원소는 물리화학적 성질이 비슷하므로, 대표적인 원소의 이름을 따서 백금족이라 한다. 이들 원소들은 같은 종류의 광물에서 산출된다.

 

베타 입자(베타선)：방사선으로 방출되는 음전기를 띤 전자나 양전자(양전기를 가진 전자)를 말하며, 전자의 흐름을 베타선이라 부른다. 베타선은 종이는 투과하지만 2mm 두께의 알루미늄 판은 투과하지 못한다.

 

부식(腐蝕 corrosion)：일반적으로 금속이 공기 중에서 산소를 만나 산화하는 현상. 쇠붙이의 녹은 철과 산소가 화합한 부식현상이다.

 

분광기(分光器 spectrometer)：전자기파의 파형(spectrum)을 구별하는 장치. 광원으로부터 오는 빛(전자기파)을 프리즘이나 회절격자(grating)로 분리하여 스펙트럼을 구별하도록 만들었다. 모든 원소는 높은 온도로 가열했을 때 각기 고유의 스펙트럼을 나타내므로, 스펙트럼(파형)을 분석하면 물질(원소)의 종류를 판별할 수 있다. 독일의 광학자 프라운호프(Joseph von Fraunhofer 1787-1826)가 1819년에 발명했다. 키르히호프와 분젠은 분광기를 이용하여 1859년에 루비듐(37번)과 세슘(55번)을 발견했다.

 

분별증류(分別蒸溜 fractional distillation)：여러 중류의 물질이 혼합된 액체나 기체를 성분별로 분리할 때, 각 물질 또는 원소가 가진 끓는 온도를 이용하여 분리하는 방법. 대표적인 예로 원유를 정제할 때 분별증류한다.

 

분자(分子 molecule)：같은 종류나 다른 종류의 원소가 일정한 비율로 화학결합한 최소단위의 원자들의 무리. 예 ; O₂, H₂O

 

비금속：금속 참조

 

비중(比重)：상대밀도와 같은 의미이다. 액체의 경우 물과 밀도를 비교하여 얼마나 무거운가를 비교한 것이다.

 

 

산(酸 acid)：물에 녹았을 때 수소 이온을 생성하는 물질

 

산도(酸度 pH)：용액의 산성화된 정도를 말한다. pH7은 중성이고, 7 이하로 내려갈수록 강한 산성을 나타내며, 7 이상으로 올라가면 염기성이 강하다.

 

산성비(acid rain)：이산화황이나 산화질소와 같은 공해물질이 녹아 산성이 된 빗물

 

산화(酸化 oxidation)：어떤 물질이 산소와 결합하여 일어나는 변화와, 어떤 화학반응에서 전자를 잃는 변화를 산화라 한다.

 

삼중수소(三重水素 tritium)：중수소보다 중성자를 1개 더 가진 수소. 삼중수소의 핵은 불안정하여 방사성을 나타내며, 그것의 반감기는 12.26년이다. 지구에 삼중수소가 소량 있는 이유는 우주방사선(우주선 cosmic ray)의 영향으로 항상 새로 생겨나고 있기 때문이다.

 

상온(常溫 room temprature)：적절한 실내온도인 20~25℃를 상온이라 한다.

 

상자성체(paramagnetic)：강한 자기장이 미치는 곳에 놓인 물질은 모두 자기(磁氣, 자기모멘트)를 나타낸다. 그러나 일반적인 물질은 자기가 매우 약하여 자성이 없는 것처럼 보인다. 외부 자기장에 의해 자성체가 되었다가 외부 자기장이 없어지면 자성도 사라지는 일반적인 물질을 ‘상자성체(常磁性體)라 한다. 반대로 외부 자기장에 대해 자기장의 방향으로 강한 자력을 나타내며, 외부 자력이 없어져도 자성을 잃지 않는 물질은 강자성체(强磁性體)라 한다. 한편 외부의 자기장에 대해 반대방향으로 자기장을 나타내는 물질은 반자성체(反磁性體)라 한다.

 

아말감(amalgam)：수은에 다른 금속을 녹인 것을 말한다. 수은에 은가루와 몇 가지 금속(주석, 구리 등)을 녹인 아말감은 이빨 틈새를 메우는데 이용되어 왔다.

 

악티늄족 원소：원자번호 89번인 악티늄부터 103번 로렌슘까지의 15종 원소를 말한다. 악티늄족 원소는 모두 제3족 6주기에 속한다.

 

알니코(alnico)：알루미늄, 니켈, 코발트 및 철을 포함한 매우 단단하면서 가벼운 합금(때로 티타늄도 혼합)을 말한다.

 

알칼리 금속：주기율표에서 1족에 속하는 (수소를 제외한) 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 프랑슘 6종의 원소를 ‘알칼리 금속’이라 한다. 이들은 손톱이나 칼날에 자국이 날 정도로 무르며, 은백색이다. 이들 6가지 알칼리 금속 원소는 제일 바깥 궤도에 1개의 전자(홀전자)가 있고, 이 전자는 쉽게 원자로부터 떨어져나가 버리므로, 홀전자를 잃은 원자는 ‘양이온(+1 이온)’ 상태가 된다. 이렇게 전자가 쉽게 이동할 수 있기 때문에 알칼리금속은 화학반응을 매우 잘 일으킨다. 주기율표에서 칼륨 아래의 세슘이나 루비듐은 공기를 만나면 폭발하듯이 반응하여 알칼리성 화합물이 된다. 맨 아래의 프랑슘은 가장 맹렬히 화학반응을 일으키며, 방사선을 내기도 한다. 1족 원소들은 물을 만나면 쉽게 알칼리성 화합물이 되기 때문에 ‘알칼리성 원소’라는 명칭을 갖게 되었다.

 

알칼리성 원소：알칼리 금속 참조

 

알칼리 토금속：주기율표에서 제2족에 속하는 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨 그리고 라듐 6가지 원소를 알칼리토금속(alkaline-earth metal)이라 한다. 이들 원소는 최외각에 있는 2개의 전자를 쉽게 잃어버리고 +2 이온이 된다. 2족 원소들 역시 물을 만나면 쉽게 알칼리성 화합물이 된다.

 

예)：Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂

 

​알파입자(알파선)：전자를 잃어버린 헬륨의 원자핵과 같다. 그러므로 양전기를 띠고 있다. 많은 방사성물질에서 방출되는데, 그 흐름을 알파선이라 한다. 에너지가 약하여 종이 1장을 투과하기 어렵다.

 

양자(量子 quantum)：물리학의 발전에 따라 빛(광자)은 입자 같기도 하고 파(wave) 같기도 하다는 입자파동 이론을 알게 된 물리학자들은 빛(방사선), 전자, 핵의 입자들이 가진 에너지에 대해 ‘분량’을 의미하는 라틴어 quanta(영어는 quantities)로부터 quantum(복수 quanta)라는 용어로 설명하게 되었다. 양자론은 1900년에 독일의 물리학자 막스 플랑크(Max Planck 1858-1947)가 제안했으며, 그의 양자론은 현대 물리학에 혁명을 가져왔다. 양자론에 관한 물리학을 양자물리학(quantum physics) 또는 양자역학(quantum mechanics)이라 한다.

 

양성자(陽性子 proton)：원자의 핵을 이루는 기본 입자의 하나이며, 양전기를 가졌다. 원소 중에 가장 가벼운 수소는 그 핵에 양성자가 1개뿐이며, 핵 주위를 전자 1개가 돌고 있다. 모든 원소는 각기 다른 수의 양성자를 가지고 있으며, 각 원소의 양성자 수는 원자번호(atomic number)가 된다.

 

양이온(cation, 캐타이언)：양전하를 가진 이온

 

 

엑스선(X-ray)：파장이 짧으며 침투력이 강한 전자기파이다.

 

연구용 원자로：원자로이면서 과학 연구, 의료, 농업, 산업용으로 사용할 방사성물질을 생산하는 원자로이다.

 

연료전지(fuel cell)：수소와 산소를 결합시켜 물 및 열과 함께 전류를 생산하는 전지의 일종이다. 팔라듐은 연료전지에서 촉매로 이용되는 물질의 하나이다.

 

연쇄반응(連鎖反應 chain reaction)：어떤 원소의 핵이 원자로 내에서 핵분열을 하면 동시에 중성자가 방출되어 다른 원자의 핵과 충돌함으로써 연쇄적으로 핵분열을 일으킨다.

 

염기(鹽基 base)：물에 녹았을 때 수산이온(OH-)을 생산하는 물질

 

왕수(王水 aqua regia)：질산 1에 염산 3을 혼합한 용액을 왕수라 한다. 왕수의 영어인 aqua regia는 라틴어이며 royal water를 의미한다. 왕수는 금과 백금이 녹을 정도로 부식성이 최고로 강한 물질이다. 그러나 루테늄, 탄탈륨, 이리듐, 오스뮴, 티타늄, 로듐은 왕수에 잘 녹지 않는다.

 

우라늄 연쇄반응：원자력발전소의 원자로에서는 우라늄-235(U-235)를 주로 연료로 사용한다. 원자로 속에서 U-235에 중성자를 충격하면 핵이 붕괴되면서 더 많은 중성자와 막대한 에너지(결합에너지)를 내어, 핵붕괴가 연쇄적으로 일어나게 된다. 원자로 속에 설치한 제어봉(control rod)은 원자로 속의 중성자를 흡수하여 핵반응 속도를 조절토록 한다.

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원소(元素 element)：우주의 만물을 이루고 있는 기본 물질을 말하며, 자연에는 98종의 원소가 있다. 가속기 등을 사용하여 수십 가지 인공원소를 만들고 있다. 원소는 어떤 물리화학적 반응을 해도 분해되어 다른 원소가 될 수 없다.

 

원자(原字 atom)： 어떤 원소의 특성을 지니는 원소의 최소 입자

 

원자가 껍질(valence shell)：각 원소의 가장 바깥 껍질을 도는 전자는 화학에서 매우 중요하다. 그 이유는 바깥껍질을 도는 전자는 주변의 다른 핵과 반응하여 화학작용을 일으키기 때문이다. 제일 바깥 껍질(최외각)을 ‘원자가 껍질’이라 부르며, 최외각의 전자는 화학결합에 관여한다고 해서 ‘원자가 전자’(valence electrons)라 부르기도 한다. ‘valence’는 ‘힘’이라는 의미를 가진 라틴어에서 유래했다. 즉 다른 원자와 결합하거나 반응하는 ‘전자의 화학적 힘’을 의미한다.

 

원자가 전자(valence electron)：한 원자가 다른 원자와 화학결합을 할 때 참여하는 전자를 ‘원자가 전자’라 한다. 화학결합에는 원자의 궤도를 도는 전자들 중에서 제일 바깥 궤도를 도는 전자가 결합에 참여한다. 예를 들어, 수소와 탄소가 결합한 메탄(CH₄)의 경우, 수소는 1개의 원자가 전자가 참여하고, 탄소는 4개의 원자가 전자가 결합을 하고 있다. 그러나 전이금속원소(transition metal element)의 경우에는, 내부 궤도의 전자도 화학결합에 참여하는 특성을 가졌다.

 

원자량(atomic weight)：탄소(C-12)는 6개의 양성자와 6개의 중성자를 가졌다. 각 원소의 원자량은 탄소-12 원자의 무게를 12로 정한 비례 무게이다. 그런데 주기율표에서 수소의 원자량을 보면 1.008로 나타나 있다. 이것은 지구상에 존재하는 수소의 동위원소 중에 양성자 1개를 가진 H-1의 존재량은 99.985%이고, 양성자 1개와 중성자 1개를 가진 중수소(H-2)는 존재량이 0.015%, 그리고 양성자 1개와 중성자 2개를 가진 삼중수소(H-3)가 극미량 존재하므로, 이들의 전체 질량을 평균하면 1.008이 된다. 모든 원소는 몇 가지 동위원소가 있으므로 이들의 평균 질량이 원자량이다.

 

원자력(atomic energy)：원자력은 핵분열과 핵융합 시에 질량의 감소가 일어나면서 발생하는 에너지를 말한다.

 

원자로(原子爐 reactor)：핵분열에 의해 열을 생산하도록 만든 화로(火爐)이다. 원자력발전소의 원자로는 적당한 속도로 핵분열이 일어나 필요한 양의 에너지를 생산하도록 만든 것이다.

 

원자번호(atomic number)：주기율표상의 원자들은 원자번호 1번 수소로부터 원자번호 118번까지 고유의 번호가 있다. 이 번호를 원자번호(atomic number)라 하고, 이 번호는 그 원소의 핵이 가진 양성자의 수와 일치한다. 따라서 원자번호 92번 우라늄의 핵은 92개의 양성자를 가졌다.

 

원자핵(nucleus)：원자의 중심을 이룬다. 원자의 핵 둘레를 음전기를 가진 매우 작은 입자인 전자가 돌고 있다. 수소를 제외한 모든 원소의 핵은 양전기를 띤 양성자와 전기가 없는 중성자로 이루어져 있다. 양성자와 중성자를 합쳐 핵자(核子 nucleon)라 한다.

 

 

음극선(cathode ray)：유리로 만든 관의 공기를 펌프로 뽑아내어 진공 상태의 유리관으로 만들고, 그 유리관의 양쪽에 음극(-)과 양극(+) 전극을 연결한 것이 음극선관(크룩스관)이다. 이러한 크룩스관의 양쪽 극에 높은 압력의 전기를 걸어주면, 음극에서 양극으로 전자들(진자 빔)이 흐르게 된다. 음극선은 이 전자의 흐름을 말하는 이름이다.

 

음이온(anion)：음전하를 가진 이온

 

이온(ion 아이언)：양전하나 음전하를 가진 원자나 원자들

 

이온화：원자는 보통 때 중성이지만, 여러 원인에 의해 1개 또는 그 이상의 전자가 제거되거나 보태지면, 그 원자의 핵은 전기적인 평형이 깨어지는데, 이런 상태가 되는 것을 이온화라 한다. 이온화는 해리(解離 dissociation) 현상과는 다르다. 1개의 양성자와 1개의 전자로 된 수소 원자가 이온화하면

​(H → H⁺ + e^-) 그 수소의 핵은 양성자만 남아 양전하를 갖는다.

 

이원자분자：하나의 분자가 2개의 원자로 되어 있는 수소(H₂), 산소(O₂), 질소(N₂), 할로겐 원소(F₂, Cl₂, Br₂, I₂) 등은 모두 이원자분자이다.

 

임계질량(critical mass)：핵연료가 연쇄반응을 일으키려면 일정 이상의 질량이 필요하며, 연쇄반응이 가능한 최소한의 질량을 ‘임계질량’이라 한다. 임계질량은 그 원소의 밀도, 원자 모양, 순도(純度), 온도, 중성자의 질(質) 등에 따라 변한다. 일반적으로 U-235의 임계질량은 약 52kg, U-233은 15kg, Np-236은 7kg, Np-237은 60kg, Pu-239는 10kg, Am-241은 20-23kg, Am-242는 9-14kg으로 알려져 있다. 임계질량은 원자로의 설계에 따라 달라질 수 있다.

 

입자가속기：가속기 참조

 

전기분해(電氣分解 electrolysis)：전기전도성이 있는 액체에 전류를 통과시켜 화학변화를 일으키는 것으로, 전류가 흐르면 양이온은 음극으로 이동하고 음이온은 양극으로 간다. 이러한 전기분해는 전자를 잃거나 얻는 현상에 의해 일어난다.

 

전이금속원소：주기율표에서 스칸듐이 속하는 제3족 원소로부터 12족까지의 모든 원소를 ‘전이(금속)원소’(轉移金屬元素 transition metal elements)라 부른다. 여기에는 철, 니켈, 구리, 수은 등 중요 금속 원소를 비롯하여, 란타넘족(3족 6주기)과 악티늄족(3족 7주기)의 원소 모두가 포함된다.

 

전자(電子 electron)：원자를 구성하는 기본 입자의 하나로서 핵 주변을 돌고 있다. 전자는 입자(粒子)와 파(波.)의 성질을 함께 나타낸다. 양성자나 중성자 무게의 1,852분의 1 무게를 가지며, 최소단위의 음전기를 띠고 있다. 전자는 핵의 양성자에 끌려 궤도를 쉽게 벗어나지 않는다. 전류는 전자들이 이동하는 것이다.

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전자껍질(electron shell)：핵 주변을 도는 전자의 궤도를 전자껍질(전자각)이라 한다. 핵에 제일 가까운 궤도를 1껍질(또는 K껍질)이라 하며, 그 다음으로 2껍질(L껍질), 3껍질(M껍질), 4껍질(M껍질), ...,, n껍질 궤도가 있다. 일반적으로 n껍질 궤도에는 2n²개의 전자로 채워질 수 있다. 주기율표에서 1족의 원소들은 1원자가 전자, 2족은 2원자가 전자이고, 3-12족은 전이금속원소(전이원소)이다. 그리고 13족은 3원자가, 14족은 4원자가, 15족은 5원자가, 16족은 6원자가, 17족은 7원자가 전자이다. 18족의 경우에는 모두 8원자가 전자이나 헬륨만은 2원자가 전자이다.

 

절대온도(絶對溫度)：열역학 법칙에서 더 이상 낮을 수 없으며, 에너지가 0인 상태인 이론상의 최저 온도를 ‘절대 영도’(absolute zero)라 하며 0 K로 나타낸다. 0 K는 섭씨온도로는 영하 273.15도 (-273.15℃), 화씨온도로는 영하 459.67도(-459.67F)이다. 물이 어는 0℃는 절대온도로 273.15K이다. 절대온도 단위인 K는 영국의 물리학자이며 수학자인 켈빈 경(Lord Kelvin)의 K를 따온 것이다. 켈빈 경은 글라스고 대학의 교수였으며, 본명은 윌리엄 토마스(William Thomas 1824-1907)이다. 그는 열역학에 대한 위대한 연구업적으로 빅토리아 여왕으로부터 작위를 받고, 이후부터 켈빈 경으로 불렸다.

 

족(族 group)：주기율표에서 세로로 줄지은 원소들은 같은 족 원소이다. 모든 원소는 1-18족으로 나뉜다.

 

주기(週期 period)：주기율표에서 수평 줄에 속하는 원소들은 같은 주기의 원소들이다. 모든 원소는 1-7주기 안에 분류되어 있다.

 

준금속(metalloid)：금속과 비금속 중간 성질을 가진 원소를 일컬으며, 붕소(B), 규소(Si), 저마늄(Ge), 비소(As), 안티모니(Sb) 및 텔루륨(Te)이 여기에 속한다.

 

 

중금속(重金屬, heavy metal)：중금속은 환경이나 공해 등의 사회적 언어로 사용되지만 화학적으로는 엄밀하게 규정할 수 없는 용어이다. 일반적으로 두 가지 경우에 중금속이라 부르는데, 첫째는 원자번호와 밀도가 높고, 원자량이 많은 전이금속이라든가, 준금속, 란타넘족, 악티늄족의 원소들을 말하고, 둘째는 생명체에 대해 독성을 가진 수은, 카드뮴, 텅스텐, 납, 플루토늄, 바나듐 등의 금속 원소(toxic metal)를 말하고 있다. 독성 중금속은 생체에 축적되어 심각한 질병을 일으키는 요인이 된다.

 

중성자(中性子 neutron)：수소를 제외한 모든 원소의 원자핵을 구성하는 기본입자(소립자)이며, 전기를 띠지 않는다. 양성자와 거의 무게가 같으나 약간 무겁다. 전기를 갖지 않으므로 전자나 양성자와 반발하거나 끌리지 않는다. 핵에 중성자를 충돌시키면 핵분열을 일으킬 수 있다. 고속의 중성자들은 원자로나 가속기에서 만들어진다.

 

중수(重水 heavy water)：물 분자를 이루는 수소의 핵이 중수소(양성자 1개와 중성자 1개로 이루어진 수소)인 물. 중수는 일반 물보다 무겁기 때문에 얻은 이름이다. 화학식은 흔히 ‘D₂O’로 나타낸다. 이런 중수는 바다나 호수의 물 6,000개 분자 당 1개꼴(0.0156%)로 섞여 있다.

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중수로(重水爐)：원자로 노심 주변을 채우는 물로 중수(D2O)를 사용한 원자로이다. 물은 원자로의 열을 받아 냉각시키는 동시에, 중성자를 흡수하는 작용도 한다.

 

중수소(重水素 deuterium)：수소의 동위원소로서, 일반 수소(1H 또는 H-1)의 핵은 양성자 1개만 가졌지만, 중수소는 양성자 1개에 중성자 1개를 가져 원자가 무겁기 때문에 ‘중수소’(重水素)라 한다.

 

중양성자(重陽性子)：1개의 양성자 외에 1개의 중성자를 더 가진 중수소(수소 동위원소)의 핵이다.

 

중이온 입자가속기：가속기 참조

 

증식로(增殖爐 breeder reactor)：경수로에서 사용하는 연료는 U-235를 2~5%(평균 3%)까지 농축한 것이므로, 연료의 나머지 대부분은 핵분열이 불가능한 U-238이다. 증식로에서는 U-235에서 방출되는 중성자 일부가 U-238과 충돌하여 핵분열이 가능한 U-235와 Pu-239를 만들게 된다. 그러므로 증식로에서는 연료를 소비하더라도 더 많은 핵연료가 증식하게 된다. ‘증식로’라는 말은 여기에서 생긴 것이며, 증식로를 흔히 ‘고속증식로’라고 하는 것은 증식로의 중성자가 고속이기 때문이다. 차세대 원자로라 불리는 고속증식로가 완성되면, 천연 우라늄의 99.3%를 차지하는 U-238을 연료로 사용하게 된다.

 

질량수(mass number)：각 원소의 핵을 이루고 있는 양성자와 중성자의 총합을 질량수라 한다.

 

초우라늄 원소(transuranic elements)：원자번호 92인 우라늄보다 원자번호가 큰 원소를 말하며, 모두 고에너지의 중성자를 충격시켜 인공적으로 만드는 방사성원소이다. 단 넵투늄과 플루토늄은 우라늄광 중에 극미량 존재하는 것이 알려져 있다.

 

초중원소(超重元素 super heavy elements)：초우라늄원소(중원소) 중에 러더포듐보다 더 무거운 원소를 ‘초중원소’라 부르기도 한다. 오늘날 초중원소는 중원소와 달리, 입자가속기에서 가벼운 원소를 핵융합(fusion reaction)시키는 방법으로 만들고 있다.

 

촉매(觸媒 catalysis)：화학반응에 참여하여 반응 속도를 훨씬 빠르게(promoter) 하는 물질을 말한다. 촉매는 화학반응에는 참여하지만 소비되지 않는다. 촉매와 반대로 화학반응을 방해하는 것은 억제물질(inhibitor)이라 한다. 암모니아를 질산으로 합성할 때는 백금을 촉매로 사용한다. 전이금속 원소들은 촉매로 많이 사용된다. 생체에서는 효소들이 촉매작용을 한다.

 

크룩스관：음극선관 참조

 

탄소-14：방사성탄소 참조.

 

트랜스악티늄족 원소(transactinide element)：악티늄족 원소인 로렌슘(104번)보다 무거운 초중원소를 말한다.

 

 

폴리머(polymer)：작은 크기의 분자가 연속하여 연결되어 거대한 분자를 이룬 것

 

표준 원자량：각 원소의 동위원소 중에서 가장 많이 존재하는 표준이 되는 동위원소의 원자량을 나타낸다.

 

합금(合金 alloy)：다른 종류의 금속 원소를 섞어 만든 금속물질

 

할로겐(halogen)：할로겐(핼러전)은 주기율표의 17족에 속하는 플로린, 염소, 브로민(브롬), 아이오딘(요드), 아스타틴과 같은 원소를 말한다. 이들 원소는 전자껍질 최외각에 7개의 전자를 가지고 있어 다른 원소로부터(수소 및 알칼리토금속) 전자 1개를 끌어들여 음이온이 되기 쉽다. 그러므로 할로겐은 전자친화력과 전기 음성도가 크다. halogen이라는 용어는 스웨덴의 화학자 베르셀리우스(Jöns Jacob Berzelius 1779-1848)가 만든 말로서, ‘salt + come to be’(소금으로부터 되다)라는 의미이다. 베르셀리우스는 catalysis, polymer, isomer, allotrope 등의 화학용어도 만들었다.

 

핵(核 nucleus)：양성자와 중성자로 구성된 원자의 중심부. 원자핵 참조

 

핵력(nuclear force)：핵력은 원자력(atomic energy)과는 다르다. 원자의 핵은 양성자와 중성자(핵자)가 뭉쳐진 형태로 있다. 핵의 양성자들은 양전기를 가졌으므로 서로 반발하여 서로 붙어 있기 어려울 것이다. 그러나 이들이 결합하고 있는 것은 핵력이 작용하기 때문이다. 핵력에는 약핵력, 강핵력 등 많은 이론이 있다.

 

핵분열(nuclear fission)：무거운 핵이 쪼개져 작은 핵으로 되는 현상을 말한다. 핵분열이 일어나면 중성자와 양성자(감마선 형태로)가 방출되며, 이때 큰 에너지(열과 방사선으로)가 나온다. 원자폭탄은 우라늄 또는 플루토늄과 같은 원소의 핵이 분열하면서 막대한 에너지가 한꺼번에 방출되도록 만든 것이다.

 

핵융합(nuclear fusion)：수소의 동위원소인 중수소나 삼중수소와 같은 원자량이 작은 원소의 원자가 강력한 에너지에 의해 합쳐 헬륨으로 되는 현상. 이때 질량의 감소 현상이 얼어나면서 막대한 에너지가 발생한다. 수소폭탄은 핵융합 원리를 이용한 원자력 폭탄이다.

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핵이성체(核異性體 nuclear isomers)：핵종(核種) 참고

 

핵자(核子 nucleon)：핵을 구성하는 입자 즉 양성자와 중성자를 통칭하여 핵자(nucleon)라 한다.

 

핵종(核種 nucleides)：핵종과 핵이성체라는 용어는 1947년에 미국의 화학자 코만(Truman P. Kohman 1916-2010)이 제안했다. 예를 들어 나트륨의 동위원소 중에는 11Na-23(중성자 12개), 11Na-24(중성자 13개), 11Na-25(중성자 14개)가 있다. 이때 이 3가지 동위원소는 같은 원소이지만 핵종이 다르다고 말할 수 있다. 그리고 핵이성체는 에너지 상태가 다른 원소(예, 43Tc-99, 43Tc-99m)를 말한다.

 

환원(還元 reduction)：화학반응에서 어떤 화합물에서 산소를 빼앗고 수소를 부가하는 현상, 그리고 전자를 얻는 변화를 환원이라 한다.

 

희유가스(noble gas)：주기율표에서 제18족에 세로로 줄지어 있는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈 등의 원소들을 말한다. 이들은 다른 원소와 화학반응을 거의 하지 않는 불활성(不活性) 기체이다. 희유가스 원소가 화학적으로 안정한 것은 그들 핵의 결합에너지(binding energy)가 워낙 크기 때문이다. 오늘날에는 희유가스의 화합물을 인공적으로 만들고 있다.

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희토류(希土類)원소(희토류금속)：‘지구상에 흔하지 않은 희귀한 광물 원소’(rare earth elements)라는 의미로 지은 원소 무리이다. 여기에는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 그리고 란타넘(La)부터 루테륨(Lu)까지 란타넘족에 속하는 15개 원소를 포함한 17개 원소가 해당한다. 그러나 희토류원소라고 해서 모두 지구상에 희귀한 원소는 아니다.

 

ATP(adenosine-5-triphosphate)：세포와 조직 속에서 대사과정 중에 생겨나는 중요한 에너지 전달물질

 

GSI 중입자연구소：독일 다름슈타트에 소재한 세계적 중이온 연구소인 Gesellschaft für

Schweionenforschung(GSI)을 말한다. 이 연구소는 1982년 이후 6종의 초중원소를 발견했다. 그들은 마이트니륨(1982), 하슘(1984), 다름스타튬(1994), 뢴트게늄(1994), 보륨(1996), 코페르니슘(1996)이다.

 

IAEA(International Atomic Energy Agency)：국제원자력기구

 

SI(Systeme International)：국제통일 도량형 단위

 

 

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