원자, 원소, 핵, 핵종, 방사능, 방사성 총정리. 이걸로 끝내자.

과학을 공부하다보면 원자, 원소, 핵, 핵종, 방사능, 방사성, 동위원소 개념이 헷갈리기 쉽다.

오늘은 이 내용에 대해 헷갈리지 않게 한방에 정리해보고자 한다.

이 글을 읽는다면 위의 개념에 대해 헷갈리지 않을 것이다. 실제로 학계에서 사용하는 의미를 사용할 것이기 때문이다.

원자(Atom) VS 원소(Element)

원자는 더이상 쪼갤 수 없는 물질의 최소단위라고 정의한다. 일반적으로 이렇게 정의하지만 학술적으로 이해할 때는 조금 더 특징을 생각해서 정의를 이해하는 것이 좋다. 원자는 "화학적 특성을 지니는 가장 작은 단위"이다. 그래서 원자는 사실 쪼개려면 쪼갤 수 있다. 원자핵과 궤도전자로 원자가 이루어져있기 때문이다. 따라서 원자를 명확하게 정의할 때는 "핵과 전자로 이루어진 화학적 최소단위"라고 정의하면 된다. 

원소는 특정 원자번호를 갖는 화학적 특성이다. 예를 들어서, 탄소는 '탄소'만의 화학적 특성을 가진다. 수소는 '수소'만의 화학적 특성을 가진다. 그래서 원소는 C, H 와 같은 표현을 사용한다.

핵(Nucleus) VS 핵종(Nuclide)

핵은 양성자와 중성자로 구성된 핵이다. 원자 중심에 양성자, 중성자가 모여있는 부분을 핵이라고 정의한다.

원자핵은 "원자핵을 이루는 양성자 수 Z, 중성자 수 N 및 그 에너지 상태로 구분되는 원자 또는 원자핵의 종류"라고 정의를 일반적으로 한다. 이를 이해하기 위해서는 동위원소와 연결지어 이해하면 이해하기 쉽다.

동위원소(Isotope)

동위원소는 같은 원소이지만 핵종이 다른 것을 말한다. 예시로는  1H, 2H, 3H가 있다. 1H는 양성자가 1개, 중성자가 0개이다. 2H는 양성자가 1개, 중성자가 1개이다. 3H는 양성자가 1개, 중성자가 2개 이다. 양성자 갯수는 같으므로 화학적 특성인 원소는 같다. 중성자 개수가 다르므로 핵모양이 다르게 생기게 된다. 

따라서 핵을 구성하는 중성자와 양성자의 개수 비율이 다르고 숫자 총 갯수가 다른 것을 "핵종이 다르다"라고 정의할 수 있다. 

동위원소에 대해서 조금 더 알아보자. 같은 원소이지만 핵종이 다른 아이들을 동위원소라고 했다. 핵종이 다르다는 의미는 불안정한 요소를 가지고 있다는 뜻이다. 미시세계에서 안정화 상태로 가려고하는 특성이 있으므로 불안정한 요소를 버리고 안정된 상태로 가려고 한다. 이 불안정한 요소를 밖으로 방출해야한다. 정리하자면, 불안정한 요소를 버리고 안정화된 상태로 가야한다. 불안정한 요소를 버릴 때 나오는 것들을 방사선이라고 하는 것이다.

**참고할 지식

화학적 특성은 전자의 갯수에서 나온다. 안정된 상태라면 전자의 개수(주기율표)는 핵 속에 있는 양성자의 개수로 정해진다. (Z=양성자 갯수를 의미한다.) 그런데 전자의 갯수로만 화학적 특징이 결정되는 것은 아니다. 위치 또한 중요하다. 여기서 위치란 전자껍질(Shell)의 위치를 의미한다. 따라서 최종적으로 정리하면, 전자의 개수와 위치에 따라서 화학적 특성이 결정된다.

방사선(Radiation)

원자, 원자핵이 불안정할 때 가지고 있는 불안정한 요소를 버릴 때 나오는 것. 

방사능(Radioactivity)

방사선을 방출하는 능력. 방사선을 방출할 수 있는 능력.

방사성(Radioactive)

방사선을 방출하는 능력으로 정의한다. 이러한 능력을 가지고 있는 물질을 방사성 물질이라고 한다.