어떤 학생이 질문을 하여서, 비교적 간단한 내용이긴 하지만 수소 이온을 양성자라고도 하는 이유를 정리해 보겠습니다. 아래의 포스팅을 보면 브뢴스테드-로우리의 산염기 정의에 따라 산과 염기를 양성자를 주는 물질과 받는 물질로 구분할 수 있는데, 왜 양성자와 수소 이온을 동일하게 간주하냐는 질문이었습니다.
2023.11.15 - [과학] - 암모니아가 염기인 이유
수소 이온은 양성자
우리가 익히 알고 있다시피 수소(Hydrogen) 원자는 양성자(Proton) 하나와 전자(electron) 하나로 이루어진 구조를 가지고 있고, 중성자(neutron)는 가지고 있지 않습니다. 그리고, 수소 이온(Hydron, H+, Hydrogen ion)은 수소가 전자를 하나 잃고 형성된 양이온(Cation)을 말하죠. 일단 중수소(Deuterium)나 삼중수소(Tritium) 등 동위 원소의 개념을 제외하고 이야기하고 있는 것입니다. 아래는 수소의 원자 구조입니다.
위의 이미지에서 수소 원자가 전자 하나를 잃게 되면 양이온인 수소 이온이 되겠죠. H+가 됩니다. 그런데, 수소 양이온은 오직 양성자(proton) 하나로만 구성이 되어 있게 되므로, 수소 이온과 양성자는 엄밀하게는 다른 개념이지만 수소 이온(H+)을 양성자(Proton)라고도 하게 됩니다.
이제 브뢴스테드(Brnsted-Lowry)의 산 염기 정의에서 양성자를 받는 물질과 양성자를 주는 물질로 구분할 때 수소 이온(H+)이라고 표기되는 이유가 설명이 되겠습니다. 참고로 양성자수는 동일하나 중성자 수가 다른 동위 원소에 대한 내용은 아래 포스팅을 참고하시면 됩니다.
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