원자와 전자

 

1. 분자(Molecule) : 물질의 특성을 나타내는 최소단위

 

2. 원자 (Atom) : 분자를 여러개로 화학적으로 분리한 것

 

3. 원소(Element) : 원자는 물질을 구성하는 성분으로 현재 100여 종류로 나뉘어진 그 종류명

 

4. 원소는 원자번호의 증가에 따라 핵 내의 양자, 중성자 및 핵 외 전자로 나뉘어지며 원자량에 가까운 정수를 질량수(Mass Number)로 나타내며 질량수는 원자핵 내의 중성자와 양자수의 합으로 표시

 

5. 원자의 지름은 약 10-10[m] 정도이며 질량은 10-24~10-27[kg] 정도이다.

 

6. 원자는 양(+)으로 대전된 원자핵과 그 주위를 돌고 있는 음(-)으로 대전된 전자로 구성되어 있다.

7. 원자를 구성하는 원자핵과 전자간의 힘은 거리에 반비례하는 "쿨롱 힘(Coulomb Force)"으로 나타내며 전자의 운동이 원이나 타원궤도 상을 회전하게 되는 원리이기도 하다.

 

8. 전자 : 원자를 구성하는 입자로서 양(+)으로 대전된 원자핵 주위를 회전하고 음전하(-)를 지닌 입자이다.

9. 보어의 가설 :

1) 원자는 전자가 회전하는 정해진 궤도를 지니며 회전시에는 전자는 빛을 방출 하지 않는다.

2) 전자가 한 궤도에서 다른 궤도로 천이시 빛을 흡수하거나 방출한다.

3) 전자가 안정된 궤도 회전시에는(정상상태)에는 전자는 고전론(양자역학)을 따른다.

 

10. 원자 핵으로부터 불연속적으로 떨어진 궤도는 특정 에너지준위(Level)와 일치하며, 원자 내에서의 궤도는 각(Shell)이라고 하는 에너지대(Band)로 분류된다.

 

11. 각 원자는 한정된 수의 각인 K각, L각, M각, N각을 가지며 각각의 허용된 에너지준위에서 한정된 수의 최대 전자수를 가지게 된다.

실리콘(Si) 원자의 전자적 구조

12. 전자는 허용된 궤도, 즉 에너지준위에만 존재할 수 있으며 각 준위(궤도)가 수용할 수 있는 전자의 수를 계산하는 식은 N=2n2

 

13.

1) n=1인 K각 : N=2(1)2=2

2) n=2인 L각 : N=2(2)2=8

3) n=3인 M각 : N=2(3)2=18

4) n=4인 N각 : N=2(4)2=32

 

14.

원자번호	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
원소기호	H	He	Li	Be	B	C	N	O	F	Ne	Na	Mg	Al	Si	P	S	Cl	Ar
K각	1	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2
L각			1	2	3	4	5	6	7	8	8	8	8	8	8	8	8	8
											1	2	3	4	5	6	7	8

 

15. 1eV는 하나의 전자가 1[V]의 전압을 가하여 가속시켰을 때 얻는 운동 에너지를 나타낸다.

 

16. 1eV = 1.6X10-19[J]

 

17. 자유전자 : 금속 등에서 모든 전자가 개개의 원자핵에 속박되어 있는 것은 아니며, 원자핵과의 결합을 이탈하여 금속 내를 자유롭게 운동하는 전자

18. 자유전자의 전하량과 질량

1) e = -1.602x10-19[C]

2) m0=9.109534x10-31[Kg]

 

19. 캐리어(Carrier) : 자유전자는 음의 전기르 운반하고 정공은 양의 전기를 운반한다는 뜻

 

20. 드리프트 속도(Drift Velocity) : 금속결정 내를 이동하는 자유전자들은 이온들과의 충돌로 인해 임의의 방향으로 운동을 하게 된다. 그러나 금속 내에서 일정한 전계 E[V/m]을 인가하면 전자는 전계에 의하여 가속되어 일부 에너지를 이온에 주어 전계와 반대방향으로 일정한 속도 v[m/s]로 주행하게 되어 전기도전현상이 나타나고, 이러한 정상상태에서의 전자의 평균속도

 

21. 전류밀도 : 단위면적당 흐르는 전류의 양

 

22. 도전률(전도도) : 어떤물질이 전류의 흐름을 허락해주는 정도

 

23. 도전율은 물질을 구분(도체, 반도체, 절연체)하는 기준이 되기도 한다.