■ 교사용 실험 자료실 ■

실험 제목	분자모형 만들기			실험 원리	원자와 분자의 개념 알기
실험 시간	40분	실험 분야	화학, 공작	실험 방법	개별실험
세트구성물	칼라 스티로폼 공(대 2개, 중 3개, 소 5개), 모형 틀 도안, 고리나사, 볼체인, 양면테이프
교사준비물				학생준비물	칼 또는 열선 스티로폼 컷터기
실험 결과	학생 1인당 분자모형 3가지를 가져갈 수 있습니다.
실험팁	TIP 1. 모형틀 안에 공을 넣고 원을 그릴 때 공이 움직이지 않도록 잘 잡고 그리세요. TIP 2. 열선 스티로폼 컷터기를 사용하시면 안전하면서도 절단면이 빨리 깨끗하게 잘립니다. 충분한 연습이 필요하므로 연습 후 사용하시고, 손을 다치지 않도록 조심하세요. TIP 3. 칼 사용시 잘 드는 칼을 사용해야 자른 단면이 깨끗하며, 손을 다치지 않도록 조심하세요. TIP 4. 암모니아 분자를 만들 때 모형틀의 재질이 종이라서 벌어질 수 있어 빨간 공이 너무 깊숙이 들 어가면 완성되었을 때에 초록공의 각도가 커져 퍼져 보입니다. 살짝 넣은 상태로 원을 표시해 주세요.

분자의 모형을 연구하고, 입체적으로 표현해보는 이유는 무엇일까요?

물질을 구성하는 작은 입자인 원자는 그 크기가 너무 작아 볼 수 없으므로 원자의 종류, 수, 원자의 배열 등 분자의 성질을 이해하는데 도움을 주는 모형을 사용합니다.

1. 오늘 만들어본 분자모형에서 각 칼라볼이 어떤 원자를 의미하는지 분자모형 위에 적어봅시다.

2. 각각의 원자모형을 공 모양으로 만드는 이유는 무엇일까요?

원자핵을 중심으로 전자들이 차지하고 있는 공간의 모습을 표현할 수 있기 때문입니다.

원자 [原子, atom]

화학 원소로서의 특성을 잃지 않는 범위에서 도달할 수 있는 물질의 기본적인 최소입자.

현재 100종 남짓한 각 원소에 대하여 각각 대응하는 원자가 존재한다. 용어의 본래의 뜻에서 말하면 물질의 궁극적 입자를 가리키는데, 원자를 뜻하는 atom이라는 말도 그리스어의 비분할(非分割)을 의미하는 atomos에서 유래한다. 따라서 원자가 단일하고 불가분(不可分)한 입자가 아니고 복잡한 구조를 가진다는 것이 밝혀진 오늘날에는, 원자라는 말이 가진 본래의 뜻은 없어지고, 소립자(素粒子)라는 한 무리의 입자가 물질의 궁극입자로 연구되고 있다. 그러나 이런 사실은 원자 단계에 있어서의 물질구조연구의 중요성이 낮아진 것이 아니고 오히려 물리학의 주요 과제가 되었다.

분자 [ 分子 molecule ]

보통 물질은 원자나 그것이 하전한 이온이라고 하는 미립자로 구성되어 있는데 그 원자나 이온이 화학결합에 의하여 몇 개가   모여 그 물질의 특성을 가진 최소단위로서 미립자를 만드는 일이 있다. 이 경우에 그 미립자를 분자라고 한다. 물질을 그 상   태로 분류하였을 때, 기체인 경우에는 그 대부분이 분자로 이루어지는데, 액체나 고체인 경우에는 이온성 화합물이나 거대분   자로 이루어지는 물질을 제외한 것만이 분자로 이루어진다고 하며, 이것을 분자성 물질이라고도 한다.

[분자성 물질]

공기는 약 21%의 산소와 약 78%의 질소, 그리고 아르곤을 비롯한 비활성기체 ․ 이산화탄소 ․ 수증기 등이 혼합하여 이루어   진 기체인데, 이 중에서 산소는 산소원자 2개가 화학결합(이 경우는 주로 공유결합)에 의하여 이루어진 산소분자 O2가 독립된   분자로서 존재하며(산소분자의 크기는 둥근 원이라고 가정하면 지름 2～3Å이다), 그 분자는 평균속도 100～1,000m/s로    공간을 상당히 자유롭게 분자운동을 하면서 모여 있다. 질소는 크기가 같은 질소분자 N2로 이루어지며, 이산화탄소는 탄소원   자 1개와 산소원자 2개가 결합하여 이루어진 CO2라는 이산화탄소분자, 수증기는 수소원자 2개와 산소원자 1개인 H2O로 이   루어진다. 이것들은 모두 몇 개의 원자가 화학결합에 의하여 결합하여 독립 분자로서 존재하는 예이다.

또 아르곤․헬륨․네온․크세논 등 비활성기체는 각각 원자 1개가 자유운동을 하고 있어서, 특별히 분자로서의 원자집단은 없으    나 1개 원자가 다른 경우의 분자와 같은 구실을 하므로 이것도 분자라고 보고 1원자 분자라고 하기도 한다.

이에 대하여 산   소, 또는 이산화탄소와 같은 분자를 2원자분자, 또는 3원자분자 등이라고 하는 경우가 있다.

[원자와 분자]

원자는 물질의 기본적 단위이지만, 원자가 모여 물질을 구성하는 데는 다른 종 또는 같은 종의 원자가 결합하여 이것이 하나의 단위가 되어 물질을 구성하는 일이 많다. 이 단위를 분자(分子)라고 한다. 예를 들면, 물은 수소원자 2개와 산소원자 1개가 결합한 물분자를 단위로 하여 구성되며, 산소는 산소원자가 2개 결합한 산소의 분자로 구성된다. 따라서 분자라는 단위에 변화가 일어나지 않는 한 물질은 안정하게 존재하는데, 원자의 조합이 변하여 1개의 분자가 다른 분자로 변화할 때는 원자 그 자체에는 아무 변화가 없어도 물질은 변화한다.

화학변화(化學變化)라고 하는 물질의 변화는 이런 종류의 것이며 이른바 원자라는 것은 보통의 화학적 수단으로는 깨뜨릴 수 없는 입자라고도 할 수 있다. 일반적으로 물질구조에는 이러한 원자 → 분자 → 물질이라는 단계적 구성이 있고, 원자는 그것들이 조합된 분자라는 단위를 거쳐 물질을 형성하고 있다. 이 생각은 19세기 초에 제창된 A.아보가드로의 분자설(分子說)에서 비롯되는데, 이것에 의하여 원자라는 유한(有限)한 종류의 입자로부터 무수히 많다고 할 수 있는 물질이 구성되는 구조가 밝혀졌다. 또 물질은 모두 분자로 이루어진 것은 아니고, 예를 들면 금속 등은 직접 원자로 구성되어 있고 어떤 상태에 있을 때라도 그 속에 분자라는 특정한 구성단위는 인정할 수 없다.