[IUPAC Gold Book] 분자에 대한 설명. 원자 1개로 이루어진 분자

[IUPAC Gold Book] 분자에 대한 설명. 원자 1개로 이루어진 분자

 

 

분자에 대한 설명으로 옳은 것만을

<보기>에서 있는 대로 고르시오.

 

<보기>

가. 원자 1개로 이루어진 분자도 있다.

나. 한 종류의 원자로 이루어진 분자도 있다.

다. 분자로 이루어진 물질은 모두 화합물이다.

 

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[참고] 원자와 분자, 원소와 화합물

[ https://ywpop.tistory.com/2984 ]

 

 

 

가. 원자 1개로 이루어진 분자도 있다.

> 원자 1개로 이루어진 분자는 없다.

 

> 헬륨(He)과 같은 비활성 기체는

이제 더 이상 ‘단원자분자’라는 이름으로

분자로 취급하지 않는다.

 

 

 

나. 한 종류의 원자로 이루어진 분자도 있다.

예) O2 분자, N2 분자

 

 

 

다. 분자로 이루어진 물질은 모두 화합물이다.

> O2, N2 등은 화합물이 아닌 원소이다.

 

 

 

답: 나. 한 종류의 원자로 이루어진 분자도 있다.

 

 

 

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IUPAC(국제순수•응용화학연합) 공식 골드북(Gold Book)의

엄밀한 정의를 기준으로 본다면

1개의 원자로 이루어진 비활성 기체는

‘분자(molecule)’의 범주에 포함되지 않는다.

 

 

 

1. IUPAC 골드북의 ‘분자(molecule)’의 정의

IUPAC 골드북에 등록된 분자의 공식 정의는 다음과 같다.

 

> Molecule: “An electrically neutral entity consisting of more than one atom.”

 

> 분자: 2개 이상의 원자로 구성된 전기적으로 중성인 입자(실체)

 

IUPAC의 기준에 따르면

분자가 되기 위한 필수 조건은

‘2개 이상의 원자(more than one atom)’가

화학 결합해 있어야 한다는 점이다.

 

따라서 원자 딱 1개로만 존재하는

헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 등은

이 엄밀한 정의에 대입하면 ‘분자’가 될 수 없다.

 

 

 

2. 그렇다면 비활성 기체는 무엇이라 불러야 할까?

IUPAC에서는 이처럼 원자 1개 상태로

독립적인 화학적 성질을 띠며 존재하는 입자들을

분자와 구별하여 ‘분자성 실체’ 또는 ‘화학종’이라는

상위 개념으로 묶어 설명한다.

 

> 분자성 실체(molecular entity): 구조적 또는 이성질체적으로 구별되는 모든 원자(atom), 분자(molecule), 이온(ion), 라디칼(radical) 등을 통칭하는 단어이다.

 

> 즉, 국제 표준 학술 기준에서 헬륨은 ‘분자(molecule)’가 아니라 ‘독립된 원자(atom) 형태의 분자성 실체 또는 단원자 화학종’으로 분류하는 것이 가장 정확하다.

 

 

 

3. 그런데 왜 아직도 ‘단원자분자’라는 말이 쓰일까?

> 물리학 및 열역학적 관점의 잔재: 기체 분자 운동론이나 열역학을 다룰 때는 입자의 종류(원자인지, 결합된 분자인지)와 상관없이 ‘자유롭게 움직이며 압력과 온도를 만들어내는 독립된 물리적 단위 입자’를 모두 통틀어 ‘분자(molecule)’라고 불렀다. 이 과정에서 ‘원자 1개짜리 기체 입자’라는 의미로 단원자분자(monatomic molecule)라는 번역어가 정착된 것이다.

 

> 관용적 표현: 학술적으로는 모순(원자 1개인데 2개 이상이어야 하는 분자라고 부르므로)이지만, 수십 년간 교과서와 연구 현장에서 관용적으로 쓰이다 보니 완전히 퇴출당하지 않고 혼용되고 있다.

 

 

 

요약하자면

국제 표준 기준으로 1개의 원자로 이루어진 물질은 더 이상 분자로 보지 않는 추세이다. IUPAC 골드북 정의에 ‘2개 이상의 원자’라고 명시되어 있기 때문이다.

 

다만, 과거 물리•화학적 관습 때문에 교육 현장 등에서 ‘단원자분자’라는 모순된 용어가 여전히 유령처럼 남아 쓰이고 있을 뿐이다. 최신 학술적이고 엄밀한 기준을 적용한다면 비활성 기체는 분자가 아니라 ‘독립된 원자’로 보는 것이 맞다.

 

 

 

 

[참고] 이제 중학생/고등학생들은

위에 나온 내용을 참고하여,

분자의 정의와 관련하여

비활성 기체가 분자인지 아닌지에 대해

자신이 재학 중인 학교의 과학 선생님께 질문해서

과학 선생님의 설명을 확인할 필요가 있다.

 

 

 

 

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