전자 오묘한 행동

[전자의 일반적 개념]

전자는 음의 전하를 가지고 핵 주위를 도는 작은 입자 중 하나를 말한다. 전자의 크기는 핵의 1,836배 작다. 전자는 핵 주위를 일정한 공간을 두고 궤도를 돌고 있는 데 그 공간의 상대적인 크기는 핵이 공기돌이라면 공간은 축구장 만할 정도로 크다. 정량적으로 양전하를 띈 원자핵의 지름을 1cm로 가정할 때 그 주위에 지름이 1km인 빈공간의 전자 궤도가 있다.

핵과 전자

[전자의 물리적 성질]

60억 인구를 모아놓고 이 빈 공간을 없애고 압축 시키면 각설탕 만하게된다. 우리가 유용하게 쓰고 있는 전기는 자유전자의 이동에 의하여 일어나는 현상이다. 물질을 이루는 기본적인 원소(element)는 103가지이다. 전자를 몇 개 가지고 있느냐를 따라 1번 수소(H)부터 103번 로렌슘까지 표로 만든 것이 주기율 표이다. 우리가 보는 이세상의 모든 물질은 전자가 펼치는 향연이다. 103번의 로렌슘의 핵 주위로는 전자 103개가 돌고 있다. 현재는 전자가 돌고 있다고 하면 틀린 말 이다. 전자가 분포하고 있다고 말해야한다.(양자역학에 의함) 전자가 분포하되 어떤 위치에 어떤 속도로 돌고 있는 지 측정 불가능이다.(정리한 이론이 불확적성원리)

[전자에 의한 물질의 구성 원리]

이세상의 모든 물질은 전자를 주거나 받거나 서로 공유함으로 이루어진다. 로렌슘의 예를 계속이가면 전자가 원자핵 주위를 돌고 있는데 103개의 전자가 마음대로 돌고 있지 않다. 마치 양파 껍질과 같은 구조를 상상하면 되는데 껍질과 껍질사이에 공간이 있다고 가정하면 된다.

껍질과 껍질 사이에 전자가 돌고 있는 곳을 궤도라 한다. 전자는 이 궤도라는 자기의 고유영역을 가지고 돌고 있다. 전자는 핵의 제일 안쪽부터 1,2,3궤도의 순서로 채워져 돌고 있다. 1과2궤도사이의 공간에또는 2와 3궤도사이의 공간(밴드)은 그 무엇도 들어갈 수 없다. 그런데 한 궤도에 들어갈 수 있는 전자의 개수는 일정하게 정해져있다. 궤도 속에 들어갈 전자의 수는 2(n)²의 공식을 따른다. 이 숫자만큼 전자가 채워지면 가장 안정되게 전자가 돌게 되며 가장 안정된 원소의 상태가 된다.

수소원자는 전자가 1궤도에 1개가 돌고 있다.2(n)²의 공식에 따르면 수소의 전자는 빨리 다른 전자를 한 개 받아 들이거나 잃어버려서 안정을 찾고자하는 성질이 강하다. 그래서 산소와 결합하여 H2O가 되어 물 분자가 되는 것이다. 안정화 궤도 공식에 따라서 첫 번째 궤도에는 n=1이므로 전자는 2개가 들어가 돌고 있다. 두 번째 궤도는 n=2이므로 8개이다. 세 번째 궤도는 n=3이므로 18개이다. 네 번째 궤도는 32개이다. 우리가 전선으로 사용하는 구리는 11개의 전자를 가지고 있다. 법칙에 의하여 차례로 보면 첫 번째 2개 두 번째 8개 그리고 제일 바깥쪽 세 번째 궤도에는 전자 1개가 돌고 있다. 따라서 구리는 특성상 마지막 1개의 전자를 빨리 떨쳐 내고 안정적으로 되려는 성질이 있다. 구리라는 금속의 원자구조를 들여다보면 구리원자를 제일 바깥쪽에 있는 전자가 떨어져나가 자유롭게 돌아다니며 결합시키고 있다.바로 이 전자가 자유전자이다. 이런 상태의 구리전선에 전압을 걸면 자유전자가 +극 쪽으로 이동하면서 전기적인 현상이 발생한다.

[성경에서 말하는 원소는 전자를 ]

베드로후서 3장10,12절에는 하늘이 큰소리로 떠나가고 물질(elements)이 뜨거운 불에 풀어진다는 기록이 있다. 물질은 elements(원소)와 동일한 단어를 쓰고 있다. 전자가 일으키는 오묘한 힘의 원리가 무너지면 세상의 형체는 모두 사라질 지도 모른다.