전하(charge)

해당 글은 인터넷에 돌아다니는 자료나 제가 공부한 내용을 기반으로 작성된 것입니다. 물론, 최대한 정확한 자료만을 올리도록 노력하겠지만 무조건적으로 받아들이지 않으시길 바랍니다. 그래서 구체적인 지적은 언제나 환영입니다. 감사합니다.

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전하 : electric charge

• 전기적 성질을 가지고 있는 최소 단위
• 음전하(전자)와 양전하(양공)로 나뉜다.
• 전기회로에서는 전자를 중심으로, 전자회로에서는 양공을 중심으로 해석한다.

전자 : electron

• 전기적으로 음의 성질을 가지고 있는 최소 단위
• 양성장, 중성자로 이루어진 원자핵과 함께 원자를 구성하는 극히 작은 미립자
• 전자는 입자의 성질과 파동의 성질을 동시에 가진다.
• '자유전자', '원자가 전자', '최외각 전자' 등 다양한 전자가 있는데 이들은 모두 다른 개념이다.

자유전자 : free electron

• 주변과 상호작용 없이 자유롭게 움직일 수 있는 전자
• 금속 원소가 다른 재료들에 비해 전기가 잘 흐르는 이유 (금속은 전자를 잘 잃는 성질을 가짐)
• 따라서, 금속 원소는 활동성이 뛰어난 자유전자가 많아 전기전도도, 열전도율이 뛰어남.

원자가 전자 : Valence electron

• 바닥상태에서 원자의 가장 바깥 껍질에 있는 전자
• 반도체, 도체를 설명할 때 사용되는 개념 (가전자대 : Valence Band / 전도대 Conduction band)

최외각 전자 : Peripheral electron

• 원자를 이루고 있는 전자 중 가장 바깥 껍질에 존재하는 전자.
• 원자 간의 결합 (공유결합 등)을 설명할 때 사용되는 개념

출처 : pumbaa at wikipedia.org

우리가 최외각 전자와 원자가 전자를 헷갈리는 이유는 둘 다 가장 바깥쪽에 있다는 생각 때문이다. 그러나 이들은 반응 여부에 따라 구분할 수 있다. 예를 들어 네온은 최외각 전자가 8개이지만 원자가 전자는 0이다. 왜냐하면 우선, 네온은 최외각에 8개의 전자가 있으므로 최외각 전자는 8개이다. 그러나 비활성 기체이기 때문에 반응에 참여하는 전자는 없으므로 원자가 전자는 0이다. 그러나 18족 원소와 금속 원소를 제외하고 대체로 최외각 전자와 원자가 전자는 동일하므로 엄밀하게 따지지 않을 경우 그냥 넘어갈 수 있다.

정공 : hole

• 전기적으로 양의 성질을 가지고 있는 최소 단위
• 전자(electron)와 반대 개념이다.
• 전자가 없는 곳은 상대적으로 + 전하를 띠므로 전자가 사라진 자리로 생각해도 좋다.
• 정공은 바를 정(正), 구멍 공(孔)이며 이는 일본식 표기법이다. 우리나라는 양(陽)과 음(陰)이지만, 일본은 정(正)과 부(不)이기 때문이다. 따라서 올바른 표기는 양공(陽孔, positive hole)이지만 대체로 정공을 보편적으로 사용한다.

 

참고자료 및 출처

* Cover image by 광해, 왕이 된 남자 (고란툰, 티스토리)

   : Display Workshop, 전기의 정의 - Part 1

   : 네이버 화학백과 '원자가전자'

   : 네이버 두산백과 '최외각전자'

   : EBS 수능특강 물리 II

   : LG Science Land 과학 이야기 - 금속, 넌 도대체 뭐니?