중학교 2학년 (13-14세)

원자 모형

Atomic Models

원자는 너무 작아 지금도 눈으로 직접 볼 수 없어서, 과학자들은 실험 결과를 설명할 수 있는 원자의 모습, 곧 원자 모형을 세우고 새 실험과 맞지 않으면 고쳐 왔어요. 쪼갤 수 없는 공으로 본 돌턴의 모형은 전자가 발견되며 톰슨의 모형으로, 금박에 쏜 알파 입자가 튕겨 나오는 실험 뒤에는 한가운데 원자핵이 있는 러더퍼드의 모형으로 바뀌었어요. 오늘날 원자는 양성자와 중성자로 된 아주 작은 원자핵과 그 둘레의 전자로 이루어져 있고, 양성자 수와 전자 수가 같아 전기적으로 중성이라고 설명해요. 네 모형을 차례로 고르면 원자의 모습이 실험에 따라 어떻게 바뀌어 왔는지 보이고, 아래 그림에서는 리튬 원자의 양성자, 중성자, 전자 수를 세어 볼 수 있어요.

원자란 무엇일까

⚛️ 물질을 계속 쪼개면

①물질을 계속 쪼개 나가면 더 이상 쪼갤 수 없는 작은 알갱이에 이른다고 생각한 것이 원자의 출발점이다.

②원자의 지름은 약 10⁻¹⁰ m로, 원자 1억 개를 한 줄로 세워야 1 cm쯤 된다.

③원자핵은 원자보다 약 10만 배 작지만, 원자 질량의 거의 전부가 원자핵에 모여 있다.

원자 모형이 바뀌어 온 길

💡 모형이 바뀐 까닭

①돌턴(1803): 원자는 쪼갤 수 없는 공이라고 보았다.

②톰슨(1904): 원자에서 (−)전하를 띤 전자가 나온다는 것을 발견해, (+)전하 공 속에 전자가 박힌 모형을 세웠다.

③러더퍼드(1911): 얇은 금박에 알파 입자를 쏘았더니 대부분은 그대로 지나가고 아주 드물게 크게 튕겨 나왔다. 그래서 원자 한가운데 작고 무거운 (+)원자핵이 있다고 보았다.

④보어(1913): 전자는 원자핵 둘레의 정해진 궤도에서만 돌며, 궤도마다 에너지가 정해져 있다고 설명했다.

원자의 구조

원자의 구성

원자 = 원자핵(양성자 + 중성자) + 전자

양성자 수와 전자 수가 같아 원자 전체는 전기적으로 중성이다.

원자 번호와 질량수

원자 번호 = 양성자 수, 질량수 = 양성자 수 + 중성자 수

양성자 수가 같으면 같은 원소다. 그림의 리튬은 원자 번호 3, 질량수 7이다.

이온이 만들어지는 까닭

양이온

원자 − 전자 → 양이온(+)

나트륨(Na)은 맨 바깥 전자 1개를 잃어 Na⁺가 된다.

음이온

원자 + 전자 → 음이온(−)

염소(Cl)는 전자 1개를 얻어 Cl⁻가 된다.

💡 이온이 만들어지는 까닭

①원자는 맨 바깥 전자 껍질이 가득 찬 안정한 상태가 되려는 경향이 있다.

②나트륨, 마그네슘 같은 금속 원자는 바깥 전자가 적어, 그 전자를 잃고 양이온이 되기 쉽다. 보어 모형 그림의 나트륨도 맨 바깥 전자가 1개다.

③염소, 산소 같은 비금속 원자는 바깥 껍질이 거의 차 있어, 전자를 얻어 음이온이 되기 쉽다.

④전자를 잃거나 얻어도 양성자 수는 그대로라서 원소의 종류는 바뀌지 않는다.

총정리

원자의 핵심

원자 = 원자핵(양성자 + 중성자) + 전자 · 원자 번호 = 양성자 수

원자 모형은 돌턴 → 톰슨 → 러더퍼드 → 보어 순서로 실험에 맞춰 고쳐졌다.

🎯 시험 포인트

①돌턴(단단한 공) → 톰슨(전자가 박힌 공) → 러더퍼드(원자핵과 전자) → 보어(정해진 궤도).

②원자핵은 양성자(+)와 중성자(전하 없음)로 이루어지고, 전자(−)는 원자핵 바깥에 있다.

③중성 원자는 양성자 수와 전자 수가 같다.

④양이온은 전자를 잃은 것(+), 음이온은 전자를 얻은 것(−)이다.

⑤원자 번호 = 양성자 수, 질량수 = 양성자 수 + 중성자 수.

예제와 단원평가

예제 1

어떤 원자가 양성자 11개, 전자 11개, 중성자 12개로 이루어져 있다. 이 원자의 원자 번호와 질량수는?

원자 번호는 양성자 수와 같고, 질량수는 양성자 수와 중성자 수의 합이다.

양성자가 11개이므로 원자 번호는 11, 질량수는 11 + 12 = 23이다.

▸ 원자 번호 11, 질량수 23

원자 번호 11은 나트륨이다. 전자는 질량이 매우 작아 질량수에 넣지 않는다.

예제 2

나트륨 원자(Na)가 전자 1개를 잃으면 어떤 입자가 되며, 그 전하는?

원자가 전자를 잃으면 양성자 수가 전자 수보다 많아져 (+)전하를 띤 양이온이 된다.

나트륨은 맨 바깥 전자 1개를 잃어 양성자 11개, 전자 10개인 나트륨 이온 Na⁺가 된다.

▸ 양이온 Na⁺ ((+)전하)

보어 모형 그림의 나트륨(2, 8, 1)에서 바깥 전자 1개를 떼어 내면 남은 껍질이 가득 찬다.

단원평가 유형

원자의 구조와 이온에 대한 설명으로 옳은 것은?

①원자 번호는 중성자 수와 같다

②원자는 양성자 수와 전자 수가 같아 전기적으로 중성이다

③원자가 전자를 얻으면 양이온이 된다

④질량수는 전자 수와 양성자 수의 합이다

⑤원자핵은 전자로만 이루어져 있다

▸ ② 원자는 양성자 수와 전자 수가 같아 전기적으로 중성이다

원자는 (+)전하인 양성자 수와 (−)전하인 전자 수가 같아 전체적으로 중성이므로 ②가 옳다.

원자 번호는 양성자 수와 같고(①), 전자를 얻으면 음이온이 되며(③), 질량수는 양성자 수와 중성자 수의 합이고(④), 원자핵은 양성자와 중성자로 이루어진다(⑤).

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마지막 수정 2026-10-17

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