원자 번호: 두 판 사이의 차이

[[파일:Bohr atom model.svg|섬네일|right|300px|[[수소 원자]] 혹은 수소 유사 이온({{nowrap|''Z'' {{=}} 1}})의 '''러더퍼드-보어 모형'''. 이 모형에서 중요한 점은 전자가 궤도 전이할 때 방출하는 광자 에너지(또는 진동수)가 원자 전하({{nowrap|''Z²''}})의 제곱에 비례한다는 것이다. [[헨리 모즐리 (물리학자)|헨리 모즐리]]가모즐리가 방사선을 통해 실험적으로 측정({{nowrap|''Z'' {{=}} 13 ~ 92}})한 결과 보어가 예측한 결과가 나왔다. 이를 통해 원자 번호의 개념과 보어 모형이 과학계에서 인정되었다.]]

원자의 [[질량수]] ''A''는 원자 번호 ''Z''와 [[ 중성자수]] ''N''의 합이다. 전자의 질량은 충분히 무시할 만하고, 양성자와 중성자는 거의 같은 질량을 가지고 [[핵자]] 결합의 [[결합 에너지|질량 결손]]은 항상 핵자 질량보다 작기 때문에, [[원자 질량|상대적인 동위원소 질량]]을질량을 결정하는 [[원자 질량 단위]]로 나타내면 [[원자 질량]]은 전체 질량수 A의 1% 이내이다.

원자 번호 ''Z''가 같지만 중성자수 ''N'' 이 다른, 즉 원자 질량이 다른 원자들을 [[동위원소]]라고동위 원소라고 한다. 적어도 4분의 3 이상의 천연 원소들이 동위원소의 혼합물로 존재하며([[단일동위원소]] 참고), 평균 원자량은 원소의 표준 [[원자량]]으로 정의됐다. 역사적으로 이는 19세기 화학자들이 측정할 수 있었던 원소(수소와 비교해서)의 원자량이었다.

기호 ''Z''가 사용되며, [[독일어]]로 ''숫자''를 상징하는 {{lang|de|'''''Z'''ahl''}}에서 유래되었다. 원자 번호는 현대에 들어서 물리와 화학이 통합되기 전에는 당시 원자량에 따라 정리된 불완전한 [[주기율표]]에서 단순히 원소들의 숫자적인 위치를 나타낼 뿐이었다. 1915년이 되서야되어서야 원자번호가 핵 전하이고 물리적인 특징이라는 주장과 근거가 나와 {{lang|de|''Atom'''z'''ahl''|원자 번호}}라는 단어가 쓰이게 되었다.

[[파일:DIMendeleevCab.jpg|150px|left|섬네일|러시아의 화학자 [[드미트리 멘델레예프]]는 원자량을 기준으로 한 [[주기율표]]를 만들었다. 하지만 원자량으로 정리시정리 시 일부 화학적 특성에 맞지 않는 부분들이 있었다.]]

[[드미트리 멘델레예프]]는 처음에 원자량에 따라 원소들을 배열해 주기율표를 만들었다.<ref name="dm1869">[http://www.aip.org/history/curie/periodic.htm The Periodic Table of Elements] {{웨이백|url=http://www.aip.org/history/curie/periodic.htm |date=20150910143402 }}, American Institute of Physics</ref> 하지만, 원소의 화학적 특성들을 고려해서 그는 약간 순서를 바꿔 [[텔루륨]](원자량 127.6)보다 [[아이오딘]](원자량 126.9)을 먼저 배치했다.<ref name="dm1869"/><ref>[http://www.rsc.org/chemsoc/visualelements/pages/history_ii.html The Development of the Periodic Table], Royal Society of Chemistry</ref> 이러한 배치는 양성자 수인 ''Z''를 기준으로 하는 현재의 주기율표와 일치하지만 그 당시에는 이상한 부분이었다.

하지만 단순히 주기율표의 위치에 따라 번호를 매긴 것은 문제가 많았다. 아이오딘과 텔루륨의 경우를 제외하고는 아르곤과 포타슘, 코발트와 니켈 같은 다른 경우들은 후에 거의 같거나 순서가 뒤바뀐 원자량을 가진 것으로 밝혀졌고, 그래서 화학적 특성을 맞추기 위해 배열순서를배열 순서를 변경해야 했다. 그러나 원자번호가원자 번호가 명확하지 않은 화학적으로 유사한 란타넘 원소들이 점점 더 많이 발견되면서 루테튬(71) 후부터 원소를 주기적으로 번호매기는번호 매기는 것은 불확실하고 모순적이었다. ([[하프늄]]은 그당시그 당시 발견되지 않았다)

모즐리가 1915년에 죽은 후에, 수소부터 [[우라늄]](''Z'' = 92)까지 그 당시 알려진 모든 원소들의 원자 번호가 모즐리의 방법을 통해 조사되었다. 그 결과 당시 발견되지 않은 원자 번호 43, 61, 72, 75, 85, 87, 91인 7개의 원소(''Z'' < 92)가 확인되었다.<ref>[[Eric Scerri]], ''A tale of seven elements,'' (Oxford University Press 2013) {{ISBN|978-0-19-539131-2}}, p.47</ref> 1918년부터 1947까지1947년까지, 이러한이 미발견 원소 7개는 모두 발견되었다.<ref>Scerri chaps. 3–9 (one chapter per element)</ref> 이때까지 4개의 초우라늄 원소들이 발견되어, 주기율표가 [[퀴륨]](''Z'' = 96)까지 빈틈없이 채워졌다.

핵 전자를 둘러싼 수많은 논쟁들은 1932년 [[제임스 채드윅]]이 중성자를 발견하며 종결된다. 금 원자는 이제 118개의 핵 전자가 아닌 118개의 중성자를 가진 것으로 보고 있고, 양전하는 온전히 79개의 양성자로부터 발생하는 것으로 보고 있다. 따라서 1932년부터 원소의 원자번호 Z는''Z''는 핵의 양성자 수와 같은 것으로 여기고 있다.

새로운 원소의 탐구는 원자번호를 통해 이루어진다. 2018년 기준으로, 1부터 118번까지의 원소가 모두 발견되었다. 새로운 원소의 합성은 중금속 표적 원자에 이온을 충돌시킴으로서충돌시킴으로써 이루어지며, 표적 원소와 이온의 원자 번호의 합은 합성되는 원소의 원자 번호와 동일하다. 일반적으로 원자 번호가 증가하면 [[반감기]]는 짧아지지만, 특정한 수의 양성자와 중성자를 가진 미발견 동위원소에 대해서는 "[[안정성의 섬]]"이 존재할 수 있다.