원자의 정의는 무엇인가?
원자
원자(原子, atom)는 화학 반응을 통해 더 쪼갤 수 없는 단위를 말한다. 현대 물리학의 관점에서 볼 때 원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있으며, 원자핵은 중성자와 양성자로 구성된다. 또 핵반응을 통해서는 더 작은 단위로 나뉜다. 원자와 혼동하기 쉬운 개념으로 '원소'를 들 수 있는데, 원자가 물질을 구성하는 기본 입자라고 한다면, 원소는 물질을 이루는 성분의 종류라고 하겠다. 한편, 여러 원자의 화학적 결합으로 이루어진 분자는 물질의 성질을 가지는 가장 작은 입자이다.
원자 궤도
톰슨과 러더퍼드 이후 본격적으로 전자와 원자핵에 대한 개념이 도입되었다. 러더퍼드는 태양 주변을 공전하는 태양계 행성과 같이 전자가 원자 주변을 원형 궤도로 공전한다고 하였다. 그러나 그의 원자 모형은 원자가 매우 불안정하여 빠르게 붕괴하며 물질들이 존재할 수 없게 된다는 것과 수소 원자의 선 스펙트럼을 설명할 수 없다는 한계점을 지니고 있었다. 이를 1913년, 덴마크의 물리학자 보어가는 수소의 선스펙트럼 실험을 통해 수소 원자내의 전자는 특정한 파장의 에너지만을 방출, 흡수한다는 사실을 알아내었고 양자모형을 주장하였다. 보어는 전자가 허용된 궤도만을 돈다고 가정하였고 고전물리학 이론을 이용하여 전자의 궤도를 계산하였다.