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원자는 그 주위를 고속으로 회전하는 전자로 둘러싸인 핵으로 구성됩니다. 핵은 양성자와 중성자로 구성되며 양성자의 수는 원자의 정체성을 부여하는 원자의 일부입니다. 이것이 이 숫자가 원자 번호라고 불리는 이유입니다.
각 양성자의 전하는 크기는 같지만 부호는 전자의 전하와 반대입니다. 이러한 이유로 중성 원자의 핵에는 양성자와 같은 수의 전자가 있어야 한다고 이해됩니다. 이런 의미에서 중성 원자의 전자 수는 원자 번호(Z)에 의해 결정됩니다.
이것은 매우 이해하기 쉽지만 이온은 어떻습니까? 양이온 또는 음이온의 전자 및 양성자 수는 어떻게 결정됩니까? 이를 이해하려면 먼저 이온이 무엇이며 어떻게 형성되는지 이해해야 합니다.
이온이란 무엇입니까?
이온은 순 전하를 가진 모든 화학 종입니다. 이것은 핵의 양전하 수와 주변 전자 구름의 음전하 수 사이에 불균형이 있음을 의미합니다. 즉, 이온은 양성자와 전자 의 수가 같지 않은 화학종입니다.
이온은 이온이 양성이든 음성이든 관계없이 전자를 잃거나 얻음으로써 화학 반응 에서 형성됩니다 . 이는 화학 반응이 핵을 포함하지 않고 원자의 최외각 전자인 원자가 전자만 포함하기 때문입니다.
전자의 손실 또는 이득은 전하에 따라 양이온과 음이온의 두 가지 유형의 이온을 발생시킵니다.
양이온
그들은 순 양전하를 가진 이온입니다. 이 이온은 중성 원자가 하나 이상의 전자를 잃을 때 형성됩니다. 양이온이라는 용어는 용액이나 용융 염의 전기 분해 중에 이러한 이온이 환원 반응이 일어나는 음극 또는 전극으로 향한다는 사실에서 비롯됩니다.
양이온의 양성자와 전자 수를 계산하는 방법은 무엇입니까?
양이온의 양전하는 핵이 양전하를 띤 양성자를 얻었기 때문이 아니라 원자가 음전하를 띤 전자를 잃어버려 과도한 양전하를 남겼기 때문입니다. 이러한 이유로 양전하의 값은 중성 원자가 양이온이 되기 위해 잃은 전자의 수를 나타냅니다.
이를 고려하여 양이온의 전자 수는 중성 원자가 원래 가지고 있던 전자 수에서 양이온의 양전하 수를 뺀 값보다 크지 않습니다. 한편, 양이온을 형성할 때 원자의 핵은 영향을 받지 않으므로 중성 원자와 양이온의 양성자 수는 모두 같고 해당 원소의 원자 번호와 같습니다.
p 를 양성자 수, n e – 전자 수, q를 양이온 전하라고 하면 다음과 같이 말할 수 있습니다.
요약하면 양이온의 양성자 수는 원소의 원자 번호와 같고 전자 수는 원자 번호와 이온의 전하를 뺀 값입니다.
음이온
음이온은 양이온의 반대입니다. 그것들은 음전하를 띠고 전기 분해 셀에서 양극 으로 가는 이온 이며, 이름이 유래된 사실입니다. 음이온은 중성 원자가 전자를 얻을 때 형성되어 핵의 양전하와 균형을 이루지 못하는 과도한 음전하를 생성합니다.
양이온의 양성자와 전자 수를 계산하는 방법은 무엇입니까?
이전과 동일한 논리에 따라 단원자 음이온의 핵에 있는 양성자 수는 중성 원자에서와 동일하므로 p = Z는 여전히 유지됩니다 . 대신, 이 경우 전자의 수는 중성 원자의 전자 수와 음이온의 음전하 수의 합입니다. 이것은 다음과 같이 작성할 수 있습니다.
이 경우 음이온이 중성 원자보다 전자를 더 많이 가지므로 값이 더해지도록 q 의 절대값을 취해야 합니다 . 따라서 음이온의 양성자와 전자의 수를 계산하기 위해 다음 공식이 사용됩니다.
이온의 양성자와 전자 수를 계산하는 일반적인 방법
앞의 두 식에서 알 수 있듯이 이온의 전자 수를 결정하려면 음이온인지 양이온인지에 따라 전하를 더하거나 빼면 충분합니다. 그러나 이것은 값을 대입할 때 전하의 부호를 포함하는 한 항상 이온의 전하를 빼는 것과 같습니다. 이런 식으로 양이온이면 빼고 (전하가 양수이고 공식의 빼기를 곱하면 결과가 음수이기 때문에) 음이온이면 더할 것입니다 (공식의 음의 곱이기 때문에) 전하의 결과는 양의 부호가 됩니다).
즉, 모든 이온에 대해 그것이 양이든 음이든 양성자와 전자의 수는 다음과 같이 주어진다.
다 원자 이온의 총 원자가 전자 수 계산
전하로 구별되는 것 외에도 이온은 이온을 구성하는 원자의 수가 다를 수 있습니다. 이전 섹션은 단일 원자에 의해 형성된 양이온 및 음이온에 해당합니다. 즉, 위의 방정식은 단원자 이온에만 적용됩니다(다른 유형의 이온에도 적용할 수 있음).
그러나 공유 결합에 의해 함께 연결된 두 개 이상의 원자로 구성된 매우 다양한 분자 양이온 및 음이온도 있습니다. 이러한 경우, 이러한 유형의 이온에 있는 전자 수를 결정하는 것이 중요합니다. 이 정보를 통해 해당 이온의 루이스 구조를 구축할 수 있으므로 형성되는 결합 유형과 중심 주위의 분자 기하학에 대한 정보를 제공할 수 있습니다. 원자 또는 중심 원자(하나 이상이 있는 경우).
그러나 이러한 경우에는 모든 원자의 총 전자 수를 아는 것이 중요하지 않고 이온을 구성하는 원자의 내부 전자를 포함하지 않은 원자가 전자의 총 수를 아는 것이 중요합니다.
이 경우 전자 수 공식은 다음과 같이 수정됩니다.
여기서 n e-Valence 는 이온의 총 원자가 전자 수이고, #eV i는 원소 i 의 원자가 전자 수를 나타내고 , n i 는 이온에 존재하는 원소 i 의 원자 수이며 , q ion 은 다시 , 각각의 부호가 있는 이온의 전하. 원소의 원자가 전자 수는 전자 구성을 사용하거나 주기율표 에서 발견되는 그룹 (주로 대표 원소의 경우)을 살펴봄으로써 결정할 수 있습니다.
단원자 이온의 양성자와 전자 계산의 예
예 #1: 철 양이온의 양성자와 전자
철 양이온은 철 핵을 가진 단원자 이온인 Fe 3+ 이온에 해당합니다. 주기율표 에서 우리는 철의 원자 번호가 26(Z = 26)이고 우리가 볼 수 있듯이 이온은 3개의 양전하( q = +3 )를 가지고 있음을 알 수 있습니다. 따라서 철 양이온의 양성자와 전자의 수는 다음과 같습니다.
예 #2: 황화물 음이온의 양성자와 전자
황화물 음이온은 황 핵과 2개의 음전하를 가진 단원자 이온인 S 2- 이온에 해당합니다. 황의 원자 번호는 16(Z = 16)이며 이 경우 q = – 2 입니다 . 따라서 황화물 음이온의 양성자와 전자의 수는 다음과 같습니다.
다 원자 이온의 원자가 전자 계산의 예
예 #3: 암모늄 양이온(NH 4 + ) 의 원자가 전자
암모늄 양이온은 4개의 수소 원자와 1개의 질소 원자로 구성되며 +1의 양전하를 띤다. 원소 수소는 주기율표의 1A 족에 속하므로 원자가 전자가 1개이고 질소는 5A 족에 속하므로 원자가 전자가 5개입니다. 다전자 이온의 원자가 전자 수에 대한 공식을 적용하면 다음과 같습니다.
따라서 암모늄 이온은 5개의 원자 사이에 총 8개의 원자가 전자가 분포되어 있습니다.
예 #4: 질산염 음이온의 원자가 전자(NO 3 – )
질산염 음이온은 3개의 산소 원자와 1개의 질소 원자로 구성되어 있으며 -1의 음전하를 가집니다.산소 원소는 주기율표의 6A 족에 속하므로 6개의 원자가 전자를 가지고 있는 반면 , 이전 예제에서 본 것처럼. 공식을 다시 적용하면 다음과 같습니다.
따라서 질산염 이온은 4개의 원자 사이에 총 24개의 원자가 전자가 분포되어 있습니다.
참조
이온의 전자 수와 중성자 수를 계산하십시오 . (2019년 9월 4일). 유튜브. https://www.youtube.com/watch?v=nM7npEf27Do
Miralles, A. (2009년 8월 4일). 양성자, 중성자 및 전자. 동위 원소. 이온스 02 – 현명한 두꺼비 . 현명한 두꺼비. https://www.elsaposabio.com/quimica/?p=780
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위키하우. (2019년 1월 5일). 양성자, 중성자 및 전자의 수를 찾는 방법 . https://en.wikihow.com/find-the-n%C3%BAmer-of-protons,-neutrons-and-electrons
