분자와 이온

분자(molecule)은 화학적 힘에 의해 일정한 배열을 유지하는 두 개 이상 원자의 응집체이다. 한 분자는 같은 원소의 원자를 포함하고 있거나, 일정 성분비 법칙에 따라 일정한 비율로 결합된 두 가지 이상의 원소의 원자를 포함하고 있다.

따라서 분자는 반드시 화합물일 필요는 없으며, 화합물은 두 가지 이상의 원소로 구성된 것으로 정의한다. ex) 수소 기체는 순수한 원소이지만, 기체를 이루고 있는 각 분자는 두 개의 H원자로 되어 있다. 반면에, 물은 H 원자 두 개와 O 원자 한 개의 비율로 수소와 산소를 포함한 분자 화합물이다. 원자와 마찬가지로 분자도 전기적으로 중성을 띈다. 

H2로 표시되는 수소 분자는 두 개의 원자만을 포함하고 있기 때문에 이원자 분자(di-atomic molecule)라고 한다. 보통 이원자 분자로 존재하는 또 다른 원소로는 7A족 원소인 플로오린(F), 염소(Cl), 브로민(Br) 등이 있다. 어떤 이원자분자는 다른 원소의 원자를 포함 할 수 있는데, 예로 염화 수소(HCl), 일산화탄소(CO)가 있다.

우리가 아는 대부분의 분자는 세 개 이상의 원자를 포함하는데, 세 개의 산소 원자로 이루어진 오존(O3)처럼 같은 원소의 원자로 이루어지거나 두 가지 이상의 다른 원소의 결합으로 이루어질 수도 있다. 세 개 이상의 원자를 포함하는 분자를 다원자 분자(polyatomic molecule)라고 한다. 다른 예로는 물(H2O), 암모니아(NH3) 가 있다.

 

이온은 알짜 양전하나 알짜 음전하를 가진 원자 또는 원자단이다. 원자핵에 양으로 하전된 양성자수는 보통 화학 반응이 일어나는 동안 똑같이 유지된다. 그러나 음으로 하전된 전자는 잃을 수도 있고, 얻을 수도 있다. 중성 원자가 하나 이상의 전자를 잃으면 알짜 양전하는 갖는 이온이 생기는데, 이를 양이온(cation)이라고 한다. 예를 들면, 나트륨(Na)원자는 전자 한 개를 쉽게 잃어 Na+로 표시 되는 나트륨 양이온이 된다.

반대로, 전자수가 증가됨으로 인해 알짜 전하가 음이 되는 이온을 음이온(anion)이라고 한다. 예로, 염소 (Cl) 원자는 전자 한개를 얻어 염화 이온(Cl-)이 된다.

염화 나트륨(NaCl)은 양이온과 음이온의 결합으로 형성되므로 이온 결합 화합물(ionic compound)이라고 한다.

한 원자가 두 개 이상의 전자를 잃거나 얻을 수 있다. 둘 이상의 전자를 잃거나 얻어서 만들어진 이온은 그 예로 Mg2+, Fe3+, S2-, N3- 등이 있는데, 이 이온들은 단 하나의 원자만을 포함하고 있기 때문에 단원자 이온(monatomic ion)이라고 한다. 또한 두 개 이상의 원자가 결합하여 알짜 양전하나 알짜 음전하를 가진 이온을 만들기도 한다. OH-(수산화 이온),

CN-(사이안화 이온), NH4+(암모늄 이온) 등은 다원자 이온(polyatomic ion)으로  둘 이상의 원자들에 의해 형성되는 이온이다.