본문내용
1. 원자 모형의 변천과정
1.1. 고대의 원자 사상
고대의 원자 사상은 물질의 근원에 대한 오랜 탐구에서 시작되었다. 기원전 5세기의 그리스 철학자 데모크리토스는 모든 물질이 나누어지지 않는 매우 작은 입자로 구성되어 있다고 믿었으며, 이러한 입자를 "atomos(아토모스)"라고 불렀다. 아토모스는 그리스어로 "더 이상 나누어질 수 없는" 이라는 뜻을 가지고 있다. 데모크리토스는 이러한 아토모스가 다양한 크기와 모양을 가지고 있으며, 이들이 서로 다른 방식으로 결합하여 다양한 물질을 만든다고 생각했다.
한편, 그리스의 철학자 아리스토텔레스는 물질을 네 가지 기본 원소(물, 공기, 흙, 불)로 구성된다고 주장했다. 아리스토텔레스는 이러한 네 가지 원소가 서로 변화할 수 있다고 믿었지만, 더 이상 나누어질 수 없는 기본 입자의 개념은 받아들이지 않았다.
한편, 중국에서도 금(金), 목(木), 수(水), 화(火), 토(土)의 다섯 가지 원소로 물질을 설명하려는 시도가 있었다. 이러한 다섯 가지 원소설은 중국 문화에 깊이 뿌리박혀 오늘날까지도 일(日), 월(月) 등의 용어로 사용되고 있다.
이처럼 고대부터 물질의 근원에 대한 탐구가 있었으며, 이는 원자 개념으로 발전하게 되었다. 하지만 당시의 원자 개념은 현대 과학의 관점에서 보면 정확성이 부족했으며, 실험적 증거가 부족했다고 볼 수 있다. 이후 보일, 라부아지에, 돌턴 등 많은 과학자들의 노력으로 점차 원자에 대한 이해가 깊어지게 되었다.
1.2. 보일의 원자 설
로보트 보일은 아일랜드의 맨스터주리스머에서 코크백작의 14번 째 귀족아들로 태어났다. 보일은 어려서부터 머리가 영리하고 뛰어나 재능을 가져서 라틴어와 프랑스어 등 외국어를 배우 쉽게 익힐 수 있었으며 외국을 여행하며 예의 범절과 견문을 넓혔다.
보일은 1654년서 부터 10 여 년 동안 많은 유산을 받아 그 재산으로 자기집에 연구실을 꾸며 실험과 연구를 열심히하였다. 보어는 실험 과학 연구에 더욱 헌신할 영국 과학자들의 모임을 만드는데 주도적인 역할을 하였다. 원래 이 모임을 "보이지않는 대학" 이라 명명하였으며 진리를 탐구하는데 실험의 중요성을 강조한 베이컨의 사상에 동조하여 과학은 실험을 통해서만 할 수 있고 진실이라는것은 실제 경험과 실험을 통해서 얻을 수 있다고 하였다. 이 모임은 1663년에 칙어장을 받고 영국학술원으로 개명되었다. 이 학술원의 표어인 "권위만으로는 아무것도 이룩되지 않는다" 는 보일의 훈시였으며 과학 발전은 실험을 통해서만 가능하다는 사상을 암시한 것이다.
보일은 길이 3m 나 넘는 유리판을 만들어 수은을 부어넣는 방법으로 대기 압력에대한 연구와 실험을 하였다. 한쪽 유리판을 막고 위에서 수은을 부으니 수은이 밀려 들어가 공기가 압축됨을 알았다. 그는 반복해서 며칠이고 계속하였다. 그리고 대기의 압력에서 의수은 기둥의 높이를 측정하였다. 그랬더니 꼭막힌 유리관속의 공기의 압력을 2배로하면 그 부피가 본래의 부피의 절반이 된다는 것을 알아냈다. 즉, 기체에 압력을 주면 부피가 줄어드는데 언제나 같은 비율로 줄어드는 것을 알아낸 것이다. 과학자들은 오늘날 이것을 '보일의법칙'이라고 일컫고 있다.
보일의 법칙은 온도가 일정할 때 기체의 압력과 부피를 곱한값은 언제나 일정하다는 것이다. 즉, 압력이 배가 되면 그 부피는 2분의 1이되고, 3배가 되면 그 부피는 3분의 1 이 되는것이다. 이와같이 보일의 법칙은 기체의 부피와 압력간에 역비례하는것이다. 보일의 법칙은 오늘날 기체의 압력과 부피의 변화 계산에 아직도 널리 쓰여지고있다.
1.3. 라부아지에의 원자 설
프랑스의 과학자 라부아지에는 1789년에 '화학 요론'이라는 책에서 "물질을 분해할 때 더 이상 간단한 물질로 분해되지 않는 입자를 원소"라고 정의하였으며 33개의 물질을 원소로 분류하였다. 이 중 23개만 진정한 원소이고 나머지는 화합물이었다. 당시까지만 해도 실험적으로 분해시키기 어려웠던 물질을 원소로 생각했다.
라부아지에는 그리스 시대부터의 4원소설(불, 물, 공기, 흙)에 대해 의문을 가졌다. ...
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