원자모형

요약 원자의 성질과 내부 구조를 설명하기 위해 제안된 모형.

원자모형의 변천 과정

물질들과 화학반응의 성질을 설명하기 위해 많은 과학자들이 원자의 모형을 제시하였고, 종래의 원자모형으로 설명할 수 없는 현상들이 발견되면서 종래의 모형이 수정되어 또 다른 모형이 제시되고, 또 그러한 일이 반복되면서 원자모형은 변천되어 왔다.

① 돌턴의 모형(1807년) : 돌턴은 '원자'는 더 이상 쪼갤 수 없는 입자라고 정의하고 구형의 단순한 원자모형을 제시하였다. 그러나 후에 원자를 구상하는 입자들이 발견되면서 돌턴의 모형이 수정되었다.

② 톰슨의 모형(1904년) : 전자를 발견한 톰슨이 제안한 모형으로, 톰슨은 원자가 (+)전하를 띠고 있는 균일한 구이며, (-)전하를 띤 전자들이 듬성듬성 원자에 박혀있다고 생각했다. 이 모형은 원자의 전기적 성질의 일부를 설명할 수 있었지만 러더퍼드의 α 입자 산란 실험을 통해 이 모형에 문제점이 드러나게 되었다.

③ 러더퍼드의 모형(1911년) : α 입자 산란 실험을 통해 원자핵의 존재를 발견한 러더퍼드는 (+)전하를 띠는 양성자들이 원자핵 안에 빽빽하게 들어있고, 그 주위를 전자가 돌고 있는, 마치 행성이 태양 주위를 도는 것과 같은 모형을 제시했다. 러더퍼드의 모형에 따르면 원자 질량의 대부분은 아주 작은 부피의 원자핵이 차지하고 있으며 원자의 대부분은 비어 있다. 러더퍼드의 모형은 자신의 α 입자 산란 실험 결과와 잘 맞아 떨어지지만, 전자 궤도의 안정성을 설명할 수 없었다.

④ 보어의 모형(1913년) : 수소 원자의 불연속적인 스펙트럼을 관찰하고 그것을 토대로 만든 모형으로, 전자는 일정한 궤도에서 원운동을 하며, 각 궤도는 연속적이지 않고 띄엄띄엄 떨어져 존재한다고 생각하였다. 그리고 전자가 궤도를 옮길 때에는 에너지의 출입이 뒤따른다고 설명한다. 보어의 모형은 이전의 모형들과는 달리 양자 이론을 바탕으로 하였으며, 현대적 원자 모형에 많은 영향을 끼쳤다.

⑤ 현대적 모형 : 슈뢰딩거와 같은 학자들이 양자 역학을 토대로 하여 제시한 모형으로 특정 전자의 위치와 운동을 정확하게 기술하는 것은 불가능하며 어느 공간에서 전자가 발견될 확률을 알 수 있을 뿐이라고 이야기한다. 그래서 이러한 확률을 계산하여 원자 내에서의 확률 분포를 구름처럼 나타내었고, 때문에 이를 전자 구름 모형이라 한다.