hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
원자론 이성질체
과학계는 일부 물질이 동일한 화학적 조성을 가지고 있지만 서로 다른 속성을 가진다는 것을 발견했다. 예를 들어, 1827년 프리드리히 뵐러는 플민산 은과 시안산 은이 모두 은 107부, 탄소 12부, 질소 14부, 산소 16부로 구성되어 있음을 발견했다 (우리는 이제 그들의 화학식이 둘 다 AgCNO라는 것을 안다). 1830년 옌스 야코브 베르셀리우스는 이 현상을 설명하기 위해 이성질체라는 용어를 도입했다. 1860년, 루이 파스퇴르는 이성질체 분자가 서로 동일한 원자 집합을 가지지만 다른 배열을 가질 수 있다고 가설을 세웠다.
1874년, 야코뷔스 헨리퀴스 판트호프는 탄소 원자가 다른 원자와 사면체 배열로 결합한다고 제안했다. 이를 바탕으로 그는 유기 분자의 구조를 설명하여 화합물이 가질 수 있는 이성질체의 수를 예측할 수 있었다. 예를 들어, 펜테인(C5H12)을 고려해보자. 판트호프의 분자 모델링 방식에서는 펜테인에 대해 세 가지 가능한 구조가 있었고, 과학계는 실제로 펜테인의 세 가지 이성질체만을 발견했다.
이성질체는 라디칼 이론이나 유형론과 같은 원자론에 대한 대안 이론으로는 완전히 설명할 수 없는 현상이었다.
원자론 멘델레예프의 주기율표
드미트리 멘델레예프는 원소를 원자량 순서대로 나열했을 때 일정한 주기성을 띠는 것을 발견했다.:117 예를 들어, 두 번째 원소인 리튬은 아홉 번째 원소인 나트륨과 열여섯 번째 원소인 칼륨과 유사한 특성을 가졌는데 이는 7주기였다. 마찬가지로 베릴륨, 마그네슘, 칼슘도 유사했으며, 멘델레예프의 표에서 서로 7칸 떨어져 있었다. 이러한 패턴을 사용하여 멘델레예프는 나중에 자연에서 발견된 새로운 원소인 스칸듐, 갈륨, 저마늄의 존재와 특성을 예측했다.:118 또한, 주기율표는 한 원자가 다른 원소의 몇 개의 원자와 결합할 수 있는지를 예측할 수 있었다. 예를 들어 저마늄과 탄소는 표에서 같은 족에 있으며, 그 원자는 각각 두 개의 산소 원자와 결합한다(GeO2 및 CO2). 멘델레예프는 이러한 패턴이 원소가 원자량에 따라 분류될 수 있음을 보여주었기 때문에 원자론을 검증한다고 보았다. 주기 중간에 새로운 원소를 삽입하면 해당 주기와 다음 주기 사이의 평행성이 깨지고, 돌턴의 배수 비례 법칙도 위반될 것이었다.
원자론 멘델레예프의 주기율표
주기율표의 원소는 원래 원자량이 증가하는 순서대로 배열되었다. 그러나 여러 곳에서 화학자들은 특정 인접 원소들의 위치를 바꿔서 유사한 특성을 가진 다른 원소와 같은 족에 나타나도록 했다. 예를 들어, 텔루륨이 더 무겁지만(127.6 vs 126.9) 아이오딘 앞에 배치되어 아이오딘이 다른 할로젠 원소들과 같은 족에 있을 수 있도록 냐열했다. 현대 주기율표는 원자 번호를 기반으로 하는데, 이는 핵 전하와 같으며, 이러한 변화는 원자핵의 발견을 기다려야 했다.:228 또한, 멘델레예프가 표를 고안했을 때 비활성 기체가 발견되지 않았기 때문에 현재 있는 표에서 마지막 행(18족)은 표시되지 않았다.:222
원자론 기체 분자 운동론
1738년, 스위스 물리학자이자 수학자인 다니엘 베르누이는 기체의 압력과 열이 모두 분자의 근원적인 운동으로 인해 발생한다고 가정했다. 베르누이의 모델을 사용하여 그는 일정한 온도에서 이상기체 법칙을 예측할 수 있었고, 온도가 입자의 속도에 비례한다고 제안했다. 이러한 성공은 당시의 새로운 미적분학 도구가 기체에 대한 연속적인 모델을 사용하여 더 많은 진전을 가능하게 했기 때문에 부분적으로는 계속 이어지지 못했다.:943
원자론 기체 분자 운동론
원자론의 열렬한 지지자였던 제임스 클러크 맥스웰은 1860년과 1867년에 운동 이론을 부활시켰다. 그의 주요 통찰은 기체 입자의 속도가 평균값을 중심으로 달라질 것이라는 점이었고, 분포 함수 개념을 도입했다.:944 1800년대 후반 루트비히 볼츠만은 원자 모델을 사용하여 운동 이론을 열역학, 특히 엔트로피와 관련된 두 번째 법칙에 적용했다. 볼츠만은 당시 에른스트 마흐나 빌헬름 오스트발트와 같은 주요 비판자, 즉 에너지가 현실의 기본량이라고 생각했던 에너지론자에 맞서 원자론적 가설을 옹호했다. 그러나 원자 모델은 열역학 이론의 발전에 필수적이지 않았다. 이는 1902년 조사이어 윌러드 기브스가 그의 저서 《통계 역학의 기본 원리》에서 통계역학을 도입했을 때 분명해졌다. 그의 새 접근법의 논리적이고 형식적인 발전은 원자 가설을 요구하는 것을 명시적으로 피했다.:992 알베르트 아인슈타인은 기브스와 유사한 접근법을 독립적으로 개발했지만, 완전히 다른 목표를 가지고 있었다. 아인슈타인은 운동 이론을 통해 원자 가설을 검증하는 방법을 찾고자 했다. 그는 결국 브라운 운동에 관한 논문으로 성공을 거두었다.
1827년, 영국 식물학자 로버트 브라운은 물에 떠 있는 꽃가루 입자 속의 먼지 입자가 겉으로 보기에는 아무런 이유 없이 계속 흔들리는 것을 관찰했다. 1905년, 아인슈타인은 이러한 브라운 운동은 물 분자가 끊임없이 알갱이를 때려서 발생한다고 이론화하고, 이를 설명하기 위한 수학적 모델을 개발했다. 이 모델은 1908년 프랑스 물리학자 장 바티스트 페랭을 통해 실험적으로 검증되었는데, 그는 아인슈타인의 방정식을 사용하여 원자의 크기를 측정했다.
원자론 전자의 발견
원자는 1899년 조지프 존 톰슨이 음극선에 대한 연구를 통해 전자를 발견하기 전까지는 물질의 가장 작은 단위로 여겨졌다.:86:364
크룩스관은 두 전극이 진공으로 분리된 밀봉된 유리 용기이다. 전극에 전압을 가하면 음극선이 발생하여 관의 반대쪽 끝에 있는 유리에 부딪히는 곳에 빛나는 부분이 생긴다. 실험을 통해 톰슨은 이 광선이 전기장과 자기장의 영향으로 편향될 수 있음을 발견했는데, 이는 광선이 빛의 형태가 아니라 매우 가벼운 전하를 띤 입자로 구성되어 있으며, 그 전하는 음전하라는 것을 의미했다. 톰슨은 이 입자를 "코르푸슬"(corpuscles)이라고 불렀다. 그는 이들의 질량 대 전하 비율이 가장 작은 원자인 수소 원자보다 몇 자릿수 작다는 것을 측정했다. 이 비율은 전극의 재료나 관 안의 미량 기체 종류와 관계없이 동일했다.
이러한 코르푸슬과 대조적으로, 전기분해나 X선 복사에 의해 생성된 양이온은 전극의 재료와 반응 챔버 내 기체의 종류에 따라 질량-전하 비율이 달라져, 서로 다른 종류의 입자임을 나타냈다.:363
원자론 전자의 발견
1898년, 톰슨은 이온의 전하가 대략 6 × 10−10 스탯쿨롬(2 × 10−19 쿨롱)임을 측정했다.:85 1899년 톰슨은 금속에 자외선이 비춰져 생성된 음전기(지금은 광전 효과로 알려져 있음)가 음극선과 동일한 질량 대 전하 비율을 가짐을 보여주었다. 그 후 이전에 이온의 전하를 결정하는 데 사용했던 방법을 자외선에 의해 생성된 음전기 입자에 적용했다.:86 이 결합을 통해 전자의 질량이 수소 이온의 0.0014배임을 보여주었다. 이 "코르푸슬"은 너무 가볍지만 너무 큰 전하를 가지고 있어서 톰슨은 이것이 전기의 기본 입자임에 틀림없다고 결론 내렸고, 이 때문에 다른 과학계는 이 "코르푸슬"을 1894년 조지 존스턴 스토니가 전기 기본 단위를 명명할 때 제안했던 전자라고 불러야 한다고 결정했다.
원자론 전자의 발견
1904년, 톰슨은 새로운 원자 모형을 기술한 논문을 발표했다. 전자는 원자 내에 존재하며, 전기 전류 작용에서 사슬처럼 한 원자에서 다른 원자로 이동한다. 전자가 흐르지 않을 때 음전하는 논리적으로 원자를 전기적으로 중성으로 만들기 위해 원자 내의 어떤 양전하원과 균형을 이루어야 한다. 이 양전하원의 출처에 대한 단서가 없었기 때문에 톰슨은 양전하가 원자 전체에 퍼져 있으며, 원자가 구형이라고 잠정적으로 제안했다. 이는 사용 가능한 증거(또는 증거의 부족)에 가장 적합한 수학적으로 가장 단순한 모델이었다. 정전기력의 균형은 전자를 이 구 전체에 걸쳐 대체로 균일하게 분포시킨다고 생각했다. 또한 이온이 전자의 과잉 또는 부족을 가진 원자라고 설명했다.
톰슨의 모델은 전자가 양전하 구에 크리스마스 푸딩 속 건포도와 같은 밀도로 분포되어 있다는 생각에 기반하여 통칭 푸딩 모델로 알려져 있다. 하지만 톰슨이나 그의 동료는 이 비유를 사용한 적이 없다. 이는 대중 과학 작가의 착상인 것으로 보인다. 이 비유는 양전하 구가 고체와 같다는 것을 암시하지만, 톰슨은 이를 젤리에 비유했는데, 전자가 정전기력에 제어되는 패턴으로 그 안에서 움직인다고 제안했기 때문이다.:257 톰슨 모델의 양전하는 임시적인 개념이었으며, 궁극적으로 전자의 어떤 현상으로 설명될 수 있기를 바랐다. 그 당시의 모든 원자 모델과 마찬가지로 톰슨의 모델은 불완전했으며, 방출 스펙트럼과 같은 원자의 알려진 속성을 예측할 수 없었다.
1910년, 로버트 밀리컨과 하비 플레처는 기름방울 실험의 결과를 보고했는데, 이 실험에서 전자의 전하를 분리하고 측정했다. 수년간의 정밀한 측정 결과, 전하는 -4.774 × 10−10 esu로 나타났다.
원자론 원자핵의 발견
톰슨의 플럼 푸딩 모델은 1911년 그의 전 학생 중 한 명인 어니스트 러더퍼드가 새로운 실험 데이터를 설명하는 새로운 모델이 제시하면서 도전을 받았다. 이 새로운 모델은 나중에 원자핵이라고 불리게 된 집중된 전하와 질량의 중심을 제안했다.:296
어니스트 러더퍼드와 그의 동료인 한스 가이거와 어니스트 마스덴은 알파 입자 (이들은 라듐과 같은 특정 방사성 물질에서 방출되는 양전하를 띤 입자이다)의 전하-질량비를 측정하는 장비를 만들려 했을 때 어려움을 겪으면서 톰슨 모델에 대해 의구심을 갖게 되었다. 알파 입자가 검출실의 공기에 산란되어 측정값을 신뢰할 수 없었다. 톰슨은 음극선 연구에서 비슷한 문제에 직면했고, 그의 장비에서 거의 완벽한 진공을 만듦으로써 이를 해결했다. 러더퍼드는 알파 입자가 전자보다 훨씬 더 많은 운동량을 가지고 있었기 때문에 같은 문제에 부딪히지 않을 것이라고 생각했다. 톰슨의 원자 모델에 따르면 원자 내의 양전하는 알파 입자를 편향시킬 만큼 충분히 강한 전기장을 생성할 정도로 집중되어 있지 않다. 그러나 산란이 발생했으므로 러더퍼드와 그의 동료는 이 산란을 주의 깊게 조사하기로 결정했다.
원자론 원자핵의 발견
1908년부터 1913년 사이에 러더퍼드와 그의 동료는 얇은 금속박에 알파 입자 빔을 충돌시키는 일련의 실험을 수행했다. 그들은 90° 이상으로 편향되는 알파 입자를 발견했다. 톰슨의 모델에 따르면 모든 알파 입자는 무시할 만한 편향으로 통과했어야 했다. 러더퍼드는 원자의 양전하가 톰슨이 믿었던 것처럼 원자 전체에 분포되어 있지 않고, 중심의 작은 핵에 집중되어 있다고 추론했다. 또한 이 핵은 원자 질량의 대부분을 차지한다. 이렇게 강한 전하 집중이 높은 질량에 고정되어야만 관찰된 바와 같이 알파 입자를 편향시킬 만큼 충분히 강한 전기장을 생성할 수 있었다. 러더퍼드의 모델은 많은 과학자에게 익숙하지 않은 산란 데이터에 주로 의존했기 때문에, 닐스 보어가 러더퍼드의 연구실에 합류하여 전자를 위한 새로운 모델을 개발할 때까지는 널리 받아들여지지 않았다.:304
원자론 원자핵의 발견
러더퍼드 모형은 알파 입자의 산란이 원자 전하의 제곱에 비례할 것이라고 예측했다. 가이거와 마스덴은 호일 재료(금, 알루미늄 등)의 원자량의 절반으로 전하를 설정하여 분석을 기반으로 했다. 아마추어 물리학자 안토니우스 반 덴 브록은 전하와 원자량 순서에서 원소의 숫자 배열 사이에 더 정확한 관계가 있다는 점을 지적했다. 이 배열 번호는 원자 번호로 불리게 되었고 주기율표를 정리하는 데 원자량을 대체했다.
원자론 보어 모형
러더퍼드는 실험을 통해 원자핵의 존재를 추론했지만, 전자가 핵 주위에 어떻게 배열되어 있는지에 대해서는 언급하지 않았다. 1912년 닐스 보어는 러더퍼드의 연구실에 합류하여 원자의 양자 모델에 대한 연구를 시작했다.:19
원자론 보어 모형
1900년 막스 플랑크와 1905년 알베르트 아인슈타인은 빛 에너지가 양자라는 불연속적인 양으로 방출되거나 흡수된다고 가정했다. 이는 1910년 아르투어 에리히 하스의 원자 모형:197과 1912년 존 윌리엄 니콜슨의 양자화된 각운동량(h/2π)을 가진 원자 모형과 같이 일부 양자적 측면을 가진 일련의 원자 모형으로 이어졌다. 이 모델의 동적 구조는 여전히 고전적이었지만, 1913년에 보어는 고전적 접근 방식을 포기했다. 그는 자신의 보어 모형을 양자 가설로 시작했는데, 전자는 고정된 각운동량과 에너지를 가진 특정 원형 궤도에서만 핵을 공전할 수 있으며, 핵으로부터의 거리(즉, 반지름)는 에너지에 비례한다는 것이다.:197 이 모델에 따르면 전자는 연속적으로 에너지를 잃을 수 없었으며, 대신 고정된 에너지 준위 사이에서만 순간적인 "양자도약"을 할 수 있다. 이 경우, 빛은 에너지 변화에 비례하는 주파수로 방출되거나 흡수되었다(따라서 불연속적인 스펙트럼으로 빛이 흡수되고 방출됨).
세 편의 논문에서 보어는 자신의 모형을 기술하고 적용하여 수소 원자의 스펙트럼에서 발머 계열과 관련 He+ 스펙트럼을 유도했다.:197 그는 또한 이 모형을 사용하여 주기율표의 구조와 화학 결합의 측면을 설명했다. 이러한 결과들이 종합적으로 1915년 말까지 보어의 모형이 널리 받아들여지는 계기가 되었다.:91
보어의 모델은 완벽하지 않았다. 수소의 스펙트럼선만 예측할 수 있었고, 다전자 원자의 스펙트럼은 예측할 수 없었다. 더 나쁜 것은, 수소 스펙트럼의 모든 특징조차 설명할 수 없었다. 분광학 기술이 발전하면서 자기장을 가하면 스펙트럼선이 여러 개로 갈라지는 현상이 발견되었는데, 이는 보어의 모델로는 설명할 수 없었다. 1916년, 아르놀트 조머펠트는 추가적인 방출선을 설명하기 위해 보어 모델에 타원 궤도를 추가했지만 이 때문에 모델 사용이 매우 어려워졌고, 더 복잡한 원자는 여전히 설명할 수 없었다.
원자론 동위 원소의 발견
방사성 붕괴 생성물을 실험하던 중, 1913년 방사화학자 프레더릭 소디는 일부 원소에 여러 종류가 있는 것으로 보인다는 것을 발견했다. 마거릿 토드가 이러한 종류에 적합한 이름으로 동위 원소라는 용어를 만들었다.
같은 해, 조지프 존 톰슨은 네온 이온 흐름을 자기장과 전기장을 통해 보내 반대편의 사진판에 부딪히게 하는 실험을 수행했다. 그는 사진판에서 두 개의 빛나는 얼룩을 관찰했는데, 이는 두 가지 다른 편향 궤적을 시사했다. 톰슨은 이것이 일부 네온 이온이 다른 질량을 가졌기 때문이라고 결론 내렸다. 이 다른 질량의 본질은 1932년 중성자의 발견으로 나중에 설명된다. 즉, 같은 원소의 모든 원자는 같은 수의 양성자를 포함하지만 다른 동위 원소는 다른 수의 중성자를 가진다.
원자론 양성자의 발견
1815년으로 거슬러 올라가 윌리엄 프라우트는 알려진 원소의 원자량이 수소 원자량의 배수임을 관찰하고, 모든 원자가 수소의 집합체이며, 이 입자를 "프론틸"(protyle)이라고 명명하는 가설을 세웠다. 프라우트의 가설은 일부 원소들이 이 패턴에서 벗어나는 것으로 밝혀지면서 의심을 받게 되었다. 예를 들어, 염소 원자는 평균적으로 35.45 달톤의 무게를 가지지만 1913년 동위 원소가 발견되면서 프라우트의 관찰은 다시금 주목을 받게 되었다.
1898년, J. J. 톰슨은 수소 이온의 양전하가 단일 전자의 음전하와 같다는 것을 발견했다.
1911년 4월, 알파 입자 산란 연구에 관한 논문에서 어니스트 러더퍼드는 원자핵의 전하를 수소 핵 전하(qe)의 배수로 표현했을 때, 원자량의 대략 절반이라고 추정했다.
원자론 양성자의 발견
1911년 6월, 반 덴 브록은 주기율표에서 각 연속적인 화학 원소의 원자량이 평균 2만큼 증가한다는 점을 지적했는데, 이는 각 연속적인 원소의 핵 전하가 1 qe씩 증가함을 시사했다. 1913년, 반 덴 브록은 원자핵의 전하가 기본 전하의 배수로 표현될 때 주기율표에서 원소의 순서 위치와 같다고 추가로 제안했다. 러더퍼드는 이 위치를 원소의 원자 번호로 정의했다.
1913년, 헨리 모즐리는 주기율표의 모든 원소에서 X선 방출을 측정하고 X선 방출의 주파수가 원소의 원자 번호와 수소 핵의 전하의 수학적 함수라는 것을 발견했다 (모즐리의 법칙 참조).
1917년 러더퍼드는 질소 가스에 알파 입자를 충돌시켜 수소 이온이 방출되는 것을 관찰했다. 러더퍼드는 알파 입자가 질소 원자의 핵에 충돌하여 수소 이온이 떨어져 나간 것이라고 결론 내렸다. 이러한 관찰을 통해 러더퍼드는 수소 핵이 전자의 음전하와 동일한 양전하를 가진 단일한 입자의 모임이라고 결론 내렸다. "양성자"라는 이름은 1920년 카디프에서 열린 동료 물리학자의 비공식 회의에서 러더퍼드가 제안했다.
원자론 양성자의 발견
원자핵의 전하수는 원소의 주기율표상의 순서와 같다는 것이 밝혀졌다. 따라서 핵 전하수는 라부아지에의 고전적인 화학 원소 정의, 즉 화학 반응으로 더 간단한 물질로 분해될 수 없는 물질이라는 정의와는 대조적으로 화학 원소를 서로 구별하는 간단하고 명확한 방법을 제공했다. 이후 전하수 또는 양성자수는 원소의 원자 번호로 불리게 되었다. 1923년 국제 화학 원소 위원회는 원자 번호를 화학 원소를 구별하는 특성으로 공식 선언했다.
1920년대 동안, 일부 작가는 원자 번호를 핵 내의 "과잉된 양성자"의 수로 정의했다. 중성자가 발견되기 전 과학계는 원자핵이 일부 양성자의 양전하를 상쇄하는 다수의 "핵 전자"를 포함하고 있다고 믿었다. 이는 대부분의 원자의 원자량이 원자 번호보다 높은 이유를 설명했다. 예를 들어, 헬륨은 핵 내에 4개의 양성자와 2개의 핵 전자를 가지고 있어, 2개의 과잉 양성자와 순 핵 전하 2+를 남긴다고 생각되었다. 중성자가 발견된 후 과학자는 헬륨 핵이 실제로 2개의 양성자와 2개의 중성자를 포함하고 있다는 것을 깨달았다.
원자론 중성자의 발견
1920년대 물리학자는 원자핵에 양성자와 전체 전하를 감소시키는 다수의 "핵 전자"가 포함되어 있다고 믿었다. 이 "핵 전자"는 핵 주위를 공전하는 전자와는 구별되는 것이었다. 이 부정확한 가설은 원소의 원자 번호가 원자량보다 작고, 방사성 원소가 핵 붕괴 과정에서 전자를 (베타선) 방출하는 이유를 설명했다. 러더퍼드는 심지어 양성자와 전자가 단단히 결합하여 "중성 이중체"를 형성할 수 있다고 가설을 세웠다. 러더퍼드는 그러한 "중성 이중체"로 공간을 자유롭게 이동하는 존재가 우주의 생성에서 더 무거운 원소가 어떻게 형성되었는지를 설명하는 데 더 타당한 설명을 제공할 것이라고 썼는데, 왜냐하면 양성자만 있을 경우 서로 반발하는 전기장 때문에 큰 원자핵과 융합하기 어렵기 때문이다.
원자론 중성자의 발견
1928년, 발터 보테는 베릴륨이 알파 입자에 충돌할 때 고도로 침투하는 전기적으로 중성인 방사선을 방출하는 것을 관찰했다. 나중에 이 방사선이 파라핀에서 수소 원자를 튕겨낼 수 있다는 것이 발견되었다. 처음에는 감마선이 금속의 전자에게 유사한 영향을 미쳤기 때문에 고에너지 감마선으로 생각되었지만, 제임스 채드윅은 상호작용에서 에너지와 운동량이 보존되는 한 이온화 효과가 전자기 복사 때문이라고 보기에는 너무 강하다는 것을 발견했다. 1932년, 채드윅은 수소와 질소와 같은 다양한 원소를 신비로운 "베릴륨 방사선"에 노출시켰고, 반동하는 전하를 띤 입자의 에너지를 측정하여 그 방사선이 실제로는 감마선처럼 질량이 없는 것이 아니라 양성자와 유사한 질량을 가져야 하는 전기적으로 중성인 여러 입자로 구성되어 있다고 추론했다. 채드윅은 이 새로운 입자를 "중성자"라고 불렀고, 중성자가 양성자와 전자가 융합된 것이라고 믿었는데, 왜냐하면 중성자는 양성자와 거의 같은 질량을 가지고 있었고, 전자의 질량은 비교할 때 무시할 만하기 때문이다. 중성자는 실제로는 양성자와 전자의 융합이 아니다.
원자론 현대 양자역학적 모델
1924년 루이 드 브로이는 모든 입자, 특히 전자와 같은 아원자 입자가 관련된 파동을 가지고 있다고 제안했다. 이 아이디어에 매료된 에르빈 슈뢰딩거는 전자를 점이 아닌 파동 함수로 기술하는 방정식을 개발했다. 이 접근법은 보어의 모델이 설명하지 못했던 많은 스펙트럼 현상을 예측했지만, 시각화하기 어려웠고 반대에 부딪혔다. 슈뢰딩거의 비판자 중 한 명인 막스 보른은 슈뢰딩거의 파동 함수가 전자의 물리적 확장(고전 전자기학의 전하 분포처럼)을 기술하는 것이 아니라, 전자가 측정될 때 특정 지점에서 발견될 확률을 제공한다고 제안했다. 이는 파동과 입자 같은 전자의 아이디어를 조화시켰다. 즉, 전자 또는 다른 아원자 실체의 행동은 파동 같은 측면과 입자 같은 측면을 모두 가지며, 어떤 측면이 관찰되는지는 실험에 따라 달라진다.
원자론 현대 양자역학적 모델
수소에 대한 슈뢰딩거의 파동 모델은 깔끔하게 정의된 원형 궤도를 가진 보어의 모델을 대체했다. 원자의 현대 모델은 원자 내 전자의 위치를 확률로 설명한다. 전자는 핵에서 어떤 거리에서든 발견될 수 있지만, 에너지 준위와 각운동량에 따라 핵 주위의 특정 영역에서 다른 영역보다 더 자주 존재한다. 이 패턴을 원자 궤도라고 한다. 궤도는 핵을 중심으로 구, 아령, 원환면 등 다양한 모양을 가진다. 원자 궤도의 모양은 슈뢰딩거 방정식을 풀어서 얻어진다. 수소 원자와 수소 분자 이온을 포함하여 매우 적은 상대적으로 단순한 모델 해밀턴 연산자에 대한 슈뢰딩거 방정식의 해석적 해가 알려져 있다. 단 두 개의 전자를 포함하는 헬륨 원자부터는 슈뢰딩거 방정식을 풀기 위해 수치 해석 방법이 사용된다.
정성적으로 다전자 원자의 원자 궤도 모양은 수소 원자의 상태와 유사하다. 파울리 배타 원리는 이러한 전자가 원자 궤도 내에 분포하도록 요구하며, 어떤 한 궤도에도 두 개 이상의 전자가 배정되지 않아야 한다. 이 요구 사항은 원자의 속성에 깊이 영향을 미치고 궁극적으로 원자가 분자로 결합하는 방식에 영향을 미친다.:182
원자론 추가 읽기
앨런 로크 (1984) Chemical Atomism in the Nineteenth Century: From Dalton to Cannizzaro, Ohio State University Press, Columbus (open access full text at http://digital.case.edu/islandora/object/ksl%3Ax633gj985).
일정 성분비 법칙
일정 성분비 법칙(一定 成分比法則) 또는 정비례의 법칙(定比例法則)은 한 화합물을 구성하는 각 성분 원소들의 질량 비가 일정하다는 법칙을 말한다. 1799년 프랑스의 화학자이자 약학자인 조제프 루이 프루스트가 발견하였다. 배수 비례의 법칙과 함께 화학양론의 근간이 된다.
일정 성분비 법칙 역사
프랑스의 화학자 조제프 프루스트가 1799년에 처음 제안하였으나 조지프 프리스틀리와 앙투안 라부아지에가 이미 이와 유사한 발견을 한 바가 있다. 이 법칙은 모든 화학량적 화합물에 적용되기 때문에 너무나도 당연하게 보일 수 있으나, 처음 제안되었을 당시에는 여러 가지 반론이 있었다. 특히 클로드 루이 베르톨레는 원소들이 어떠한 비율로든지 결합할 수 있다고 주장했다.
일정 성분비 법칙은 물질을 구성하는 것이 셀 수 있으며 원소마다 각각 다른 종류를 가지는 어떤 단위체임을 암시하고 있고, 존 돌턴은 이를 포착하여 원자론의 이론적인 기반으로 채택했다. 이와 유사하게 영국의 화학자인 윌리엄 프라우트는 수소 원자가 원자의 근본적인 단위라고 주장했다. 이 가정으로부터 원자 질량은 수소 질량의 정수배라는 법칙인 정수율이 얻어졌다. 그러나 이는 1820년과 1830년에 원자 질량에 대한 정제된 측정 방식이 개발되면서 거부되었다. 특히 옌스 야코브 베르셀리우스에 의해 염소의 원자량이 35.45라고 밝혀졌기 때문에 수소가 모든 물질의 기본 단위라는 주장은 더 이상 받아들여지지 않았다. 이러한 차이는 1920년대 이후 동위원소의 발견으로 인해 설명되었다.
일정 성분비 법칙 예외
일정 성분비 법칙은 항상 성립하지는 않으며, 이러한 화합물을 비화학량론적 화합물이라 한다. 하나의 예시는 산화철의 일종인 뷔스타이트이다. 이 화합물은 0.83에서 0.95개의 철 원자마다 하나의 산소 원자를 가진다. 그래서 실험을 해보면 23%에서 25%의 산소 질량비가 나타난다. 이상적인 식은 FeO이지만, 결정내의 빈 공간 때문에 Fe0.95O로 줄어들게 되는 것이다. 프루스트는 이런 작은 변화를 감지할 정도로 민감하지는 못했다.
게다가 원소들의 동위원소 구성은 생성물의 종류에 따라 달라지고, 화학량적 화합물의 질량에 대한 동위원소의 퍼센티지는 바뀔 수 있다. 이러한 변화는 방사능 연대 측정에서 사용된다. 이처럼 동위원소에 따라 질량의 차이가 있지만 수소의 경우, 즉 중수소나 삼중수소를 제외하면 이 차이를 구식 기구로 감지하기란 쉬운 일이 아니다.
뿐만 아니라 DNA, 단백질, 탄수화물 등 많은 자연적 중합체들은 심지어 ‘순수할 때’도 구성에서 차이를 지닌다. 중합체들은 유일한 분자식을 가지고 있고 화학량론이 일정해도 일반적으로 ‘순수한 화학적 화합물’로 분류하는 경우는 거의 없다. 이러한 중합체들에는 마찬가지로 동위원소에 의한 차이도 여전히 존재한다.
일정 성분비 법칙 예시
물(H2O)에서 수소(H)와 산소(O)의 질량 비는 항상 1:8이다. 만약 물에서 수소가 차지하는 질량이 2.5g라면, 산소 원자가 차지하는 질량은 20g이 된다..
화합물
화합물(化合物, 영어: compound 또는 chemical compound)은 두 종류 이상의 화학 원소의 원자가 결합하여 만들어진 순수한 화학 물질이며, 화학 반응을 통하여 더 단순한 물질로 분리해 낼 수 있다. 이를테면 물(H2O)은 하나의 산소 원자마다 두 개의 수소 원자가 공유결합을 하여 만들어진 화합물이다. 화합물은 고유한 화학적 구조를 가지고 있으며 이들은 화학 결합으로 하나가 된 일정한 비율의 원자로 이루어져 있다. 화합물은 공유 결합에 의하여 하나로 된 분자 화합물이라고 할 수 있다. 이를테면 염은 이온 결합에 의하여 하나로 되고, 합금(금속을 결합시킨 것, 백랍 등)의 경우 금속 결합에 의하여 하나로 되며, 배위 착염은 배위 결합에 의하여 하나로 되는 분자 화합물이다.
한편, 순수한 화학 원소는 이것이 단일 원소(H2, S8 등)로 된 여러 개의 원자만 포함하는 분자들로 이루어져 있다고 할지라도 화합물로 간주하지 않는다. 화합물은 오직 두 종류 이상의 원소들로 결합한 형태의 물질들을 이르기 때문이다. 위의 단일 원소(H2, S8 등)는 홑원소 물질이라고 부른다.
화합물 공식
화학자들은 화합물을 다양한 형태의 공식을 이용하여 서술한다. 분자로 존재하는 화합물의 경우 분자 단위의 공식이 이용된다. 광물과 수많은 금속 산화물과 같은 중합체의 경우 일반적으로 실험식이 이용된다. 이를테면 염화 나트륨의 경우 NaCl로 표기한다.
화학 공식의 원소는 일반적으로 특정한 순서로 나열되는데 이를 힐 시스템(Hill system)이라고 한다. 이러한 체계에서 탄소 원자들은 일반적으로 맨 처음에, 수소 원자는 그 다음에, 다른 모든 원소는 알파벳 순으로 그 뒤에 나열된다. 화학식이 탄소를 포함하지 않으면 수소를 포함한 모든 원소는 알파벳 순으로 나열된다. 그러나 이러한 일반적인 법칙에도 예외는 있다. 이온 화합물의 경우 양이온은 거의 언제나 맨 먼저 오고 음이온은 두 번째에 온다. 산화물의 경우 산소가 맨 마지막에 나열된다.
화합물 상과 열 특성
화합물은 몇 가지 가능한 상을 가질 수 있다. 모든 화합물은 적어도 충분히 낮은 온도에 있다면 고체로 존재할 수 있다. 분자 화합물은 액체, 기체, 또 특별한 경우 플라스마로 존재할 수도 있다. 모든 화합물은 열에 의해 분해된다. 이러한 분해가 일어나는 온도는 분해 온도라고 한다. 분해 온도는 열의 속도에 따라 달라지며 가파르게 바뀌지는 않는다.
화합물 CAS 번호
화합물을 포함하는, 연구를 통해 알려진 모든 화학 물질들은 고유의 수치적 식별자인 CAS 번호가 있다.
상 기타
상(賞)은 받는 대상이 한 일에 대한 칭찬이다. 높인다는 뜻 상(尙)과 재물을 뜻하는 조개 패(貝) 합성어로, 한 일에 대한 칭찬을 대가로 주며, 칭찬은 말로 하기도 하고, 현물로 주기도 한다. 영어 표현으로는 award와 prize가 있는데, award는 객관적 평가에 의해 받는 상을 의미, prize는 경쟁에 의한 상을 의미한다.
용매
용매(溶媒, solvent)는 용액의 매체가 되어 용질을 녹이는 물질로, 주로 액체나 기체상을 띤다. 예를 들어 액체에 물질을 녹여 용액을 만들 때나 액체에 액체가 녹아들어가는 경우에 그 양이 많은 쪽의 액체를 용매라고 하며, 용액 중에서 용매는 용질에 비해 용액을 구성하는 비율이 높다. 액체상의 용매의 경우 공통적으로 끓는 점이 낮아 휘발성을 가지고 있는 경우가 있다. 용매는 액체상이 아닌 혼합물에서 특정 물질을 추출할 때에 사용된다.
용매가 액체 상태에 있는 경우, 용매가 어느 종류의 물질이냐에 따라 무기 용매와 유기 용매로 구분한다. 대표적인 무기 용매는 물이며, 유기 용매로는 에테르나 아세톤, 알코올 등을 들 수 있다.
대표적인 극성 용매로는 물, 에탄올, 아세톤 등이 있고, 대표적인 무극성 용매로는 사이클로헥세인 사염화탄소, 벤젠 등이 있다.
테오도리쿠스 대왕
테오도리쿠스 대왕(Theodoric the Great, 454년 ~ 526년 8월 30일, 재위 488년 ~ 526년)은 동고트 왕국의 초대 국왕이며 로마 제국의 군인이자, 이탈리아의 군주였다. 고트어 이름은 티우다릭스(고트어: 𐌸𐌹𐌿𐌳𐌰𐍂𐌴𐌹𐌺𐍃)로 "백성들의 왕"이라는 의미이다.
테오도리쿠스 대왕 생애
454년, 동고트족이 훈족들에게 점령된 지 1년째 되던 해에 튜다미르(Thiudamir) 왕의 아들로 태어났다. 테오도리쿠스는 튜다미르와 동로마 제국 사이의 협정의 결과로 콘스탄티노폴리스에서 볼모로 유년기를 보냈다.
테오도리쿠스는 콘스탄티노폴리스에서 지내며 동로마 제국의 정치와 군사에 대해 많은 것을 배웠다. 레오 1세와 제논의 호의를 얻어 483년 마기스테르 밀리툼(Magister Militum, 군사 대장)가 되고 1년 뒤에는 집정관이 되었다. 이후 이십대 초반을 다른 동고트족과 보냈으며 488년 왕이 되었다.
이 무렵 동고트족은 동로마 제국 내에 로마의 포이데라티로 거주하고 있었으나 점점 통제하기 힘들어지고 있었다. 테오데릭이 왕이 된 이후 황제 제논과 협정을 맺어 테오도리쿠스와 동고트족이 476년 로마를 점령한 오도아케르를 몰아내는 데 협조를 받기로 하고 오도아케르의 왕국을 침략하게 된다.
테오도리쿠스는 488년 군대를 끌고 이탈리아에 도착, 489년 이손조의 전투와 밀라노의 전투와 489년 아다의 전투에서 승리를 거두었다. 493년 테오도리쿠스는 라벤나를 점령하고 오도아케르는 항복하나 테오도리쿠스의 손에 살해되었다.
테오도리쿠스 대왕 생애
오도아케르와 같이 테오도리쿠스는 공식적으로는 콘스탄티노폴리스에 있는 황제의 총독이었으나 실질적으로 테오도리쿠스와 로마 황제의 교섭은 동등한 상황에서 진행되었고, 로마 황제의 간섭은 크지 않았다. 하지만 오도아케르와 달리 테오도리쿠스는 왕국 내의 로마 시민들을 로마 법대로 다스린다는 약속을 지켰다. 고트족은 전통적인 법률과 관습으로 다스려졌다.
테오도리쿠스 대왕은 프랑크족의 왕 클로비스 (Clovis) 1세의 여동생 아우도플레다(Audofleda)를 왕비로 맞아들여 결혼동맹을 맺었으며, 서고트족, 반달족, 부르군트족 왕들과도 동맹을 맺었다. 클로비스 1세는 506년과 523년 테오도리쿠스와 전쟁을 벌였다.
제위기간 대부분동안 테오도리쿠스 대왕은 형식적으로는 동고트족과 서고트족 모두의 왕이었으며 505년경 어린 서고트족 왕의 섭정이 되었다. 테오도리쿠스는 507년 프랑크족에게 서고트 영토인 아퀴타니아를 빼앗겼으나 그 외에는 대부분의 외침을 격퇴했고, 반달족 왕 트라사문트(Thrasamund)를 격퇴해 약탈을 막았다.
테오도리쿠스 대왕 생애
테오도리쿠스는 아리우스파 신자였으며, 이 점 때문에 재위 말 로마 황제 유스티니아누스 1세와 마찰이 생겼다. 양국의 관계는 나빠지기 시작했으나 테오도리쿠스가 살아있는 동안은 충돌이 없었다.
테오도리쿠스 대왕은 라벤나에 매장되었으며, 사후 딸 아말라순타(Amalasuntha)가 손자 아탈라릭(Athalaric)을 대신해 섭정이 되었다.
프랑크의 군주 힐데리히 1세(Childeric I)의 딸이자 클로비스 1세의 누이인 아우도프레다(Audefleda)와 결혼하여 아말라순타 등을 두었다.
연소
연소(燃燒, 영어: combustion) 물질이 산소와 화합할 때 다량의 열과 빛을 발하는 현상을 말한다. 설탕이나 에탄올 등은 공기 중에서 가열되면 연소하지만 소금은 아무리 가열되어도 타지 않는다. 이와 같이, 물질에는 가열되면 타는 것과 타지 않는 것이 있다. 1630년에는 페리고르 지방의 의사인 랑세가 납과 주석을 불에 태우면 산화되어서 이 금속들의 양이 증가한다는 것을 설명했는데, 이것은 라부아지에보다 한 세기 앞서는 것이었다.
어떤 물질이 산소와 화합되는 현상을 산화작용이라 하며, 쇠에 녹이 난다든지 물질이 부패하는 경우처럼 매우 천천히 진행되는 것도 있지만 급격히 진행되는 경우도 있다.
연소
연소란 빛과 열을 수반하는 급격한 산화반응이다. 리처드 파인만은 "산소원자가 탄소원자 근처로 접근할 때에는 에너지를 조금밖에 갖고 있지 않지만, 산소와 탄소가 결합할 대에는 한바탕 난리가 일어나서 주변의 다른 원자들에게도 그 여파가 전달된다. 즉, 운동에너지가 생성되는 것이다. 이 과정을 간단하게 표현하면, 연소다. 탄소와 산소가 결합할 때 주변에는 항상 열이 발생한다. 열은 뜨거운 기체분자의 운동으로부터 생성되는데, 어떤 특별한 환경에서는 열이 너무 많이 발생하여 빛이 나는 경우도 있다."라고 말했다.
연소 종류
완전연소의 경우, 반응 물질이 산소의 공급이 충분한 상태에서 완전히 타서 이산화탄소와 물을 발생시킨다. 이는 푸른 빛을 띈다.
불완전연소는 연료가 완전히 반응할 정도로 산소가 충분히 공급되지 않은 경우 발생하며 일산화탄소를 만들어낸다. 완전 연소와 달리 붉은 빛을 띈다.
연소 연소의 조건
물질에는 설탕이나 에탄올과 같이 공기 중에서 가열하여 온도를 올리면 연소하는 것이 있다. 그러나 철 등 금속은 덩어리인 상태에서 아무리 가열해도 연소하지 않지만, 가는 섬유로 만든 스틸 울은 가열하면 잘 탄다. 마그네슘도 얇은 리본처럼 만들거나 가루로 만들면 가열에 의해 불꽃을 내면서 격렬하게 연소한다. 또, 구리 가루는 공기 중에서 가열하면 빛깔이 검게 변할 뿐이지만, 산소내에서 가열하면 빨갛게 되어 심하게 변화한다. 일반적으로 어떤 물질이나 공기 속에서보다 산소 속에서 더 세게 연소한다. 반대로 산소가 없는 곳에서는 에탄올이나 석유 등을 아무리 가열해도 연소하지 않는다.
이러한 사실로부터 물질이 연소하기 위한 조건들을 알아보면 다음과 같다.
3번까지의 조건을 '연소의 3요소'라고 하며, 불꽃연소에서 추가로 발생하는 4번 조건까지를 '연소의 4요소'라고 한다.
물질을 잘게 부수거나 가루로 만들면 잘 타는 이유는 물질의 온도를 높이기 쉽고, 또 표면적이 증가하여 공기 속의 산소와 접촉하기 쉽게 되기 때문이라고 할 수 있다.
연소 연소에 의한 생성물
석유나 에탄올을 석면에 스며들게 하고 병 속에서 태우면 병 안쪽에 물방울이 맺힌다. 또, 이 병 속에 석회수를 넣고 잘 흔들면 석회수는 뿌옇게 흐려진다. 병 안쪽에 물방울이 맺히는 것은 물질이 연소하여 물(수증기)이 생긴 것을 나타내며, 석회수가 뿌옇게 흐려지는 것은 이산화탄소가 생긴 것을 나타내고 있다. 수소를 공기 중에서 연소시키면 물(수증기)이 생긴다. 또, 탄소를 공기(산소) 중에서 연소시키면, 탄소는 전부 없어지고 이산화탄소가 생긴다. 이러한 사실로부터, 석유나 에탄올이 연소하면 물이나 이산화탄소가 생기는 것은 연소하는 물질, 즉 석유나 에탄올에 수소나 탄소가 함유되어 있어, 그것들이 연소하여 물이나 이산화탄소가 된 것으로 생각된다. 따라서, 설탕·판자·밀랍·종이 등과 같이 공기 중에서 연소하여 물이나 이산화탄소를 생성하는 물질에는 수소나 탄소가 성분으로서 함유되어 있다고 할 수 있다. 철 등의 금속이나 황이 연소할 때 물이나 이산화탄소가 생기지 않는 것은 이들에 수소나 탄소가 함유되어 있지 않기 때문이다.
연소 연소에 의한 생성물
스틸 울은 연소하면 검은 고체 물질(산화철)이 되며, 마그네슘은 흰 고체(산화마그네슘)로 변한다. 또, 황은 코를 찌르는 자극적인 냄새가 나는 기체(이산화황)를 내면서 연소하는데, 뒤에는 아무것도 남지 않는다. 이와 같이, 연소하여 생긴 생성물은 원래의 물질에 따라 다르고, 또 연소하는 모양(열이나 빛을 내는 모양)도 물질에 따라 다르다.
연소 연소와 산소
양초가 타면 기체인 이산화탄소와 물이 생성되어 공기 속으로 빠져 나가고, 양초의 질량은 줄어든다. 스틸 울이나 마그네슘은 연소하면서 질량이 커진다. 즉, 이들이 타서 생긴 산화철이나 산화마그네슘의 질량은 원래의 스틸 울이나 마그네슘의 질량보다 크다는 것을 알 수 있다.
스틸 울이나 마그네슘이 연소하는 데는 산소가 필요하며, 또한 연소에 의해서 생긴 물질의 질량이 연소하기 전의 물질의 질량보다 커졌다는 사실을 생각할 때, 연소로 생긴 물질 속에는 산소가 들어갔다고 할 수 있다. 이것은 연소에 의해서 산소와 물질이 결합되었음을 말해 준다. 양초나 에탄올을 공기 속에서 가열하면 열과 빛을 내면서 연소하여 물과 이산화탄소를 생성하는데, 물은 수소와 공기 속의 산소가 결합하여 생긴 물질이고, 이산화탄소는 탄소와 공기 속의 산소가 결합하여 생긴 물질이다. 이와 같이, 물질이 열과 빛을 발생시키면서 산소와 결합하는 것을 연소라고 한다.
스틸 울이나 마그네슘도 공기 중에서 가열하면 빛과 열을 내면서 연소하여 산소와 결합해서 각각 산화철과 산화마그네슘이 된다. 이와 같이, 물질이 연소하면 원래의 물질과 다른 물질이 생긴다. 이러한 변화도 화학적 변화의 하나이다.
아르곤
아르곤(←독일어: Argon 아르곤[*], 영어: Argon 아곤[*])은 주기율표의 화학 원소로 기호는 Ar(←라틴어: Argon 아르곤[*])이고 원자 번호는 18이다. 18족에 속하는 비활성 기체로 지구 대기의 약 0.934%를 차지하며, 비활성 기체 중 지구에서 가장 흔하다. 1894년 영국의 레일리에 의해 발견되었다. 상온에서는 무색, 무취의 기체이다.
아르곤 특성
아르곤은 고체, 액체, 기체 상태 모두 무색, 무취인 불연성의 기체이다. 물에 대한 용해도는 산소와 비슷하며, 질소보다는 약 2.5배가량 더 용해된다. 대부분의 경우 화학적으로 매우 안정하여 화합물을 형성하지 않는다. 그러나 극저온에서는 일부 아르곤 화합물이 관찰된 적이 있다. 2000년 핀란드 헬싱키 대학에서 발견된 아르곤 플루오로하이드라이드(HArF)가 대표적이다. 또한 반응성이 큰 플루오린과 염소와도 결합을 잘 하지 못한다고 알려져 있었으나, 물 분자들 사이에 들어가 결합할 수 있다는 사실이 알려졌다.
아르곤 역사
아르곤은 그리스어로 '비활성'을 뜻하는 αργον에서 이름이 붙여졌다. 1785년 헨리 캐번디시는 공기 중에 전류를 흘려 질산을 생성시키는 실험을 하였는데, 이 과정에서 소량의 기체가 반응하지 않고 남아있는 것을 관찰했다. 1882년 두 과학자가 독자적으로 공기 중에 포함된 원소의 스펙트럼을 분석하던 중 새로운 선 스펙트럼이 존재한다는 사실을 발견하였으나, 어떤 원소에 의한 것인지는 설명하지 못했다. 이후 1894년 레일리와 윌리엄 램지는 순수한 질소 기체와 공기 중의 질소 기체 사이에 약 0.5% 정도의 질량 차이가 존재한다는 사실을 발견하고 다른 원소가 섞여있을 것이라고 예측했다. 그들은 런던대학교 UCL에서 불순물을 제거한 공기를 액화시킨 후 이를 분별 증류하여 아르곤을 순수한 상태로 분리하였다.
1957년까지는 원소 기호가 A였으나 이후 Ar로 바뀌어 지금에 이르고 있다.
아르곤 존재
아르곤은 대기 중에 부피 비율로는 약 0.934%, 질량 비율로 약 1.288%가 포함되어 있다. 지각 속에는 1.2ppm, 해수 속에는 0.45ppm 정도 포함되어 있다.
아르곤 동위 원소
지구상에 존재하는 아르곤의 대부분은 아르곤-40(존재 비율 99.6%)이며, 이외에 아르곤-36, 아르곤-38 등이 미량 존재한다. 자연 상태에서는 칼륨-40이 베타 붕괴하면서 약 11.2%가 아르곤-40으로 변하는 과정이 일어난다. 이러한 성질을 이용한 칼륨-아르곤 연대 측정법은 암석의 연대를 측정하는데 사용된다.
또, 아르곤은 태양계 내에서도 행성에 따라 동위 원소의 존재 비율이 다르다. 이는 지구형 행성의 경우에는 암석 속의 칼륨-40이 베타 붕괴하여 생성된 아르곤-40이 대부분인 반면, 목성형 행성에서는 항성의 핵융합으로 생성된 아르곤-36이 대부분이기 때문이다.
아르곤-아르곤 연대 측정 또는 40Ar/39Ar 연대측정은 아르곤 동위원소를 이용하여 암석의 연대를 측정하는 방법으로 기존에 이용되었던 칼륨-아르곤 연대 측정법이 가지고 있는 여러 가지 약점들을 보완할 수 있으며 시료의 불균질성 문제를 해결할 수 있고 과잉 또는 손실 Ar에 관한 정보를 제공해 줄 수 있는 등 K-Ar 연대측정에 비해 많은 장점을 지니고 있다.
아르곤 공업적 제조방법
초저온냉동공학을 이용한 공기분리공장에서 주로 생산된다. 공기분리공장에서는 공기 중에 존재하는 질소와 산소를 액화시켜 끓는점 차를 이용하여 분리하는데 이 중 아르곤은 산소와 끓는점이 유사하여 액체산소의 상위층에 많이 분포하게 되며, 이를 별도의 분별 증류를 이용하여 농축시킨다. 이러한 방식으로 매년 전 세계에서 70만 톤의 아르곤이 생산된다.
아르곤 용도
고온에서 2원자 물질인 질소가 불안정한데 반하여, 1원자 물질인 아르곤은 고온에서도 안정적이다. 따라서 고온에서의 비활성 기체(inert gas)가 요구되는 곳에 많이 사용한다. 철강 제조시 고급제련강을 제조하는 경우에 주로 쓰이며, 그 외에도 TIG용접, MIG용접시에도 불활성가스로 사용된다. (가운데 I는 Inert를 의미함.) 또한 네온과 함께 PDP (플라즈마 액정 표시장치)의 내부에 플라즈마 형성을 위해 사용되고, 백열등 내부에서 텅스텐 필라멘트가 산화되지 않도록 하기 위한 충전가스로도 사용된다. 한편 최근 반도체, LCD 제조의 90nm 이하의 공정에서 ArF(플로오르화 아르곤) 포토레지스트(photoresist) 및 광원 제조에 사용되기도 한다.
청록색의 아르곤 레이저는 종양 제거 등의 목적으로 이용되며, 잠수부들이 사용하는 산소통의 혼합기체로 사용되기도 한다. 반감기가 269년인 아르곤-39는 빙하나 지하수의 연대를 측정하는데 사용되기도 한다.
아르곤 제조회사 및 시장상황
고압가스 및 특수고압가스를 제조, 공급하고 있는 에어프로덕츠코리아, 에어코리아, 대성산업가스, BOC 코리아, 프락스에어 코리아 등에서 주로 제조된다. 최근 수요처에 직접 공장을 설립하여 파이프라인을 통해 공급하는 온사이트 방식이 활성화되는 추세이다.
아르곤 위험성
아르곤 자체의 독성은 없지만, 공기보다 무겁고 바닥에 가라앉는 특성이 있기 때문에 밀폐된 공간에서 아르곤 누출 시 산소 결핍으로 인한 질식을 유발할 수 있다.
대기
대기(大氣, Atmosphere)는 천체의 주위를 대체로 일정하게 둘러싸고 있는 기체층을 말한다. 별다른 조건없이 '대기'라고 표현할 때에는 일반적으로 지구 대기권을 가리키는 말로 쓰인다. 생명체가 호흡할 수 있도록 해 주고, 운석이나 기타 위협적인 요소들로부터 생명체를 보호하기 위해서 필수적인 조건이다.행성을 사람이라고 치자면 대기는 옷이라고 생각하면 편하다. 태양계 위성 중에서는 타이탄이 질소 주성분의 대기를 가지고 있다.
대기 지구 대기권
지구의 대기권은 기체층으로 지표에서 고도 약 1000 km까지 존재한다. 주로 질소와 산소로 이루어져 있으며 그 외에 이산화탄소, 헬륨, 아르곤 등의 희소 기체가 포함되어 있다. 수증기를 제외한 공기 성분은 약 80 km까지 거의 일정하다.
지구 대기권은 고도에 따라 대류권, 성층권, 중간권, 열권, 외기권 등으로 구분된다. 기상의 변화는 대류권에서 나타나며 다른 권역에서는 오존층의 생성, 전자기파의 반사와 같은 성질을 보이는 특이층이 존재한다.
대기 지구 대기권
공기에는 여러 가지 힘이 작용하고 있다. 그 중에서도 가장 중요한 힘은,  ⑴ 기압이 위치에 따라 다르므로 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 미는 힘  ⑵ 지면(地面) 마찰의 힘  ⑶ 지구가 회전하고 있기 때문에 작용하는 힘 등이다. 주로 이 세 가지 힘의 균형에 의하여 바람은 여러 가지로 변한다.  한마디로 바람이라 해도 실제로는 매우 복잡하며 강하게 불었다가 약하게 불었다 하기도 하고 또 풍속에 따라 풍향도 좌우로 조금씩 흔들린다. 이것을 '바람의 숨'이라 한다. 또 지형은 수평면이 아니고 건물도 있으므로 저항이 작용하여 수많은 작은 소용돌이가 발생하여 불어오므로 순간풍속은 일정하지 않다. 따라서 10분간의 평균을 산출한 평균 풍속을 일반적으로 풍속이라고 부르고 있다. 공기의 운동은 바람이 부는 것으로 알 수 있으므로 같은 시각에 각 지방에서 바람 관측을 하면 운동 상태를 알 수가 있으나 규모에 따라 여러 가지 운동으로 나눌 수 있다. 그 중 가장 규모가 큰 운동이 지구를 둘러싸고 있는 대기의 흐름으로서 이것을 대기의 대환류(大環流)라 한다.
지구 대기의 역할은 생명체에 산소 및 이산화탄소 공급, 온실 효과를 통한 지구 보온, 태양(Sun)으로부터 오는 자외선 차단, 저위도의 에너지를 고위도로 운반, 운석으로부터 지구 보호, 지표면의 풍화 및 침식작용 역할 등이 있다.
대기 다일성의 대기권
수성은 대기가 거의 없다. 달보다는 짙은 대기를 가지고 있지만, 우주 공간보다 약간 짙은 정도이다. 수성 대기의 대부분은 산소로 이루어져 있다.
금성의 대기는 95% 이상이 이산화탄소로 구성되어 있으며 지구 대기압의 90배에 달하는 두꺼운 대기를 가지고 있다. 금성의 대기는 두껍고 이산화탄소가 많아 온실효과가 매우 활발하게 일어나 표면 온도가 500°C 가까이 근접한다. 금성은 탈출 속도가 지구와 거의 비슷하지만, 표면 온도가 높기 때문에 질량이 작은 수소 기체 등은 활발한 분자 운동으로 인해 평균 운동 속도가 증가하여 금성을 벗어나 버리고, 질소와 약간의 아르곤 등이 대기 중에 분포하고 있다. 수증기는 대기 상층부에만 약간 존재하기 때문에 금성의 대기는 전체적으로 건조하다.
화성의 대기는 대부분이 이산화탄소이며 기압은 지구의 1/100 정도이다. 태양에서 비교적 먼 편이라 표면 온도는 영하권이다. 화성은 자기장이 매우 미약해서 대기가 태양풍의 영향으로 쓸려나가고 있는 상태이다. 또한 화성의 여름에는 극지방의 드라이아이스가 녹아 이산화탄소가 대기중으로 유입되어 대기가 약간 짙어진다.
대기 다일성의 대기권
목성의 대기는 주로 수소로 이루어져 있으며 남반구에 커다란 소용돌이인 대적반이 관찰된다. 대체로 지구형 행성에 비해 매우 높은 기압을 가지고 있어서 탐사선을 통한 정확한 기압 측정이 불가능하다. 목성을 제외한 나머지
목성형 행성들인 토성, 해왕성, 천왕성 등의 행성도 목성 대기 성분과 비슷하다.
위성은 행성에 비해 중력과 질량이 작기 때문에 대기가 없을 것이라고 생각됐지만, 토성의 위성인 타이탄은 지구 대기압의 1.4배에 달하는 질소 주성분 대기가 있다.
레이저
레이저(laser, 문화어: 레이자)는 유도 방출 광선 증폭(Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation)의 머릿글자다. 원자나 분자 내부에 축적된 에너지를 집약적으로 뽑아내는, 긴밀히 결합된(응집력 있는) 광선이다. 전형적인 레이저 광은 단색, 즉, 오직 하나의 파장이나 색으로 이루어진다. 일반적으로 레이저 빔은 가늘고 퍼지지 않는다. 반면, 백열전구와 같은 대부분의 광원은 결이 맞지 않은 수많은 빛을 넓은 파장 범위에서 넓은 면적으로 방출한다. 레이저의 파장은 매질 등의 구성요소에 의해 정확하게 정해진다. 매질에 따라, 아르곤에서는 푸른색, 이산화탄소에서는 무색(적외선), 루비에서는 붉은색의 레이저가 방출된다.
레이저 역사
1917년 알베르트 아인슈타인은 전자기 방사선의 흡수, 자연 방출, 유도 방출을 위해 개념적으로 아인슈타인 계수에 기반을 둔 막스 플랑크의 방사 법칙을 재유도함으로써 방사양자설(Zur Quantentheorie der Strahlung)이라는 논문에 레이저와 메이저의 이론적 토대를 마련하였다.
레이저 보통의 광선과의 차이
햇빛을 한 점에 집중하면 종이를 태울 정도의 에너지를 얻을 수 있다. 레이저의 경우 태양빛에 비하여 단위 면적당 얻어지는 에너지가 훨씬 많은데, 태양빛은 직경 1000분의 1mm 크기에 집광(集光)시키는 것이 어렵지만 레이저 광(光)이라면 그것이 가능하다. 이 때문에 1ｍW 출력의 레이저라도 단위 면적당으로는 태양빛의 100만 배의 에너지 밀도가 된다. 1ｍW라면 꼬마 전구를 켤 수 있는 전기보다도 더욱 작은 출력이다. 이렇게 되면 종이를 태우는 정도가 아니라 출력 여하에 따라서는 사람을 살상할 능력까지 지니고 있다. 레이저 광이 군사용 무기로도 쓰일 수 있는 이유는 바로 이 때문이다.
1960년 7월, 미국의 T. H. 메이먼 박사는 여러 과학자들과 보도진 앞에서 레이저 빔으로 풍선을 터뜨려 보였다. 그 때부터 이 빛의 마술은 새로운 도구로서 과학사에 획기적인 한 페이지를 추가하게 되었다. 빛이 파동의 성질을 지니고 있다는 것은 오래전부터 알려져 있다.