금속결합은 금속에 고르게 퍼져있는 전자와 이온들 간의 전기적인 인력인가요?
금속 결합
금속결합은 금속에 고르게 퍼져있는 전자와 이온들 간의 전기적인 인력이다. 격자 모양으로 되어 있는 (+) 성질을 가진 금속 이온 사이에 자유 전자들이 공유되어 있기 때문에 녹은 염과 비교를 할 수 있다. 금속결합은 합금(순수한 금속 포함)에 서로 결합하는 원자들의 전기음성도가 다르고, 전자가 금속의 결정 구석구석 고르게 퍼져 있기 때문에 극성이 아니다.
금속함량
금속함량(金屬含量) 또는 금속함량비(金屬含量比), 금속함유량(金屬含有量), 중원소함량(重元素含量)은 천문학과 우주론에서, 한 천체를 구성하는 수소와 헬륨을 제외한 화학 원소로 만들어진 물질의 비율을 뜻한다. 이 용어는 보통 화학에서 사용하는 금속과는 다른 의미이다. 우주를 구성하는 원소는 대부분 수소와 헬륨으로 이루어져 있기 때문에, 천문학자들은 이 두 원소를 제외한 나머지를 '금속'이라고 부른다. 분광형 K나 M 항성 상층 대기처럼 상대적으로 온도가 낮은 부분이나, 혹은 가장 강한 화학 결합을 제외하고는, 항성과 같이 극도로 뜨거운 환경에서는 금속 결합이 거의 불가능하다. 따라서 천문학에서 일컫는 '금속'은 화학에서 다루는 통상적인 금속과는 관련이 거의 없다. 예를 들면 탄소, 질소, 산소, 네온은 통상 화학 분야에서는 비금속으로 취급하지만, 상기 성분들이 많이 포함되어 있는 성운을 천문학에서는 '금속이 풍부한 성운'이라고 부른다. 이온 교환
이온 교환(Ion 交換)은 어떤 물질이 전해질 수용액과 접촉할 때 그 물질 중의 이온이 방출되고 대신 용액 주의 이온이 물질에 흡착하는 현상이다. 헨드릭 로런츠
제임스 클러크 맥스웰의 전자기학 이론을 발전시켜, 물질을 하전 입자의 집합이라고 생각하는 전자론에 기반하여 광학·전자기 분야의 다양한 현상을 설명해, 전자가 실제로 존재하는 입자라는 사실을 확고히 했다. 전자론으로 제이만 효과를 이론적으로 설명해 낸 것은 그 가장 대표적인 업적이라고 하겠다. 또, 하전 입자가 전기장이나 자기장 안에서 받는 힘의 공식을 유도하였다. 이 힘은 오늘날 로런츠 힘으로 불린다. 핵융합
만약 하나의 입자를 가속하여 다른 원자핵에 부딪힘으로 핵융합을 유발한다면, 이 핵융합은 빔-과녁 핵융합이라고 한다. 만약 두 원자핵이 모두 가속된다면 이는 빔-빔 핵융합이라고 한다. 원자핵이 열평형 근처의 플라스마의 일부라면, 이는 열핵 핵융합이라고 한다. 온도는 입자의 평균 운동 에너지의 증가 수단이며, 원자핵을 가열함으로써 입자는 에너지를 얻으며, 결국 0.1 MeV 장벽을 넘게 되는 것이다. 전자볼트와 켈빈간의 단위 변환은 0.1 MeV의 장벽은 1 기가켈빈의 매우 높은 온도에서 넘을 수 있다는 것을 보여준다. 배위 결합
배위 결합은 특히 금속 이온을 포함하는 착화합물을 설명하는 데 자주 쓰인다. 착화합물은 몇몇 루이스 염기는 루이스 산과 전자쌍 받개에게 비공유 전자쌍을 금속 양이온에게 준다. 이 결합으로 생성되는 화합물을 착화합물이라고 부르고, 전자쌍 주개를 리간드라고 부른다. 이 착화합물을 더 잘 설명할 수 있는 이론은 리간드장 이론이다. 비결정성 금속
첫째는 강도이다. 예컨대 철의 경우 결정철의 강도는 기껏 20kg/1㎟ 정도밖에 안 되는데, 비결정질 철합금은 400kg/1㎟ 나 되는 강도를 지닌다. 공액계
공액 파이 전자계(conjugated pi electron system, 콘쥬게이션 파이 전자계)란, 유기 화합물(탄소 화합물)에서 이중결합과 삼중결합, 혹은 이중결합과 단일결합, 단일결합과 삼중결합이 번갈아가며 나타나는 상태를 말한다. 가장 흔한 예로 벤젠을 들 수 있는데, 이 벤젠은 탄소 고리의 결합이 단일결합과 이중결합이 번갈아가며 나타나게 된다.(케쿨레는 이 구조를 통해 벤젠 분자가 공명이 있는 분자라고 생각하였다.) 결합 차수가 높아질수록 강한 결합이기 때문에, 결합차수가 커질수록 결합길이는 짧아진다. 따라서 이론적으로는 벤젠의 탄소고리는 그 결합길이가 모두 달라야 한다. 그러나 실험을 통한 측정결과는 결합길이가 모두 동등하다는 사실을 알려준다. 여기서 우리는 벤젠의 탄소간 결합이 단일결합과 이중결합이 번갈아 나타나는 구조라는 것이 아니라는 것을 알게 된다. 양자화학을 통해 분석하면, 전자가 탄소고리에 균일하게 편재되어있는 것을 알 수 있다. 벤젠뿐만 아니라 모든 공액 파이 전자계를 가지고 있는 분자가 이렇게 균일한 전자밀도를 가지게 된다. 공액 파이 전자계를 갖는 분자의 또다른 예로는 1,3 뷰타다이엔을 들 수 있다. 금속 결합
전자와 금속 양이온 간의 힘은 매우 크기 때문에 결합을 끊으려면 많은 에너지가 필요하다. 그래서 금속들은 종종 높은 녹는점과 끓는점을 가진다. 이 이론은 이온 결합과 비슷하다. 이온화
이를테면, 알칼리 금속은 양이온이 되기 쉽고, 이온화 에너지도 작지만, 이것은 비활성 기체보다 전자가 1개 많기 때문에, +1가 이온이 되는 쪽이 안정되기 때문이다. 반대로 할로겐이나 칼코겐은 음이온이 되기 쉽지만, 이것도 비활성 기체보다 전자가 약간 적기 때문이다. 힘 (물리)
이 뜻은 입자가 닫힌 계에 존재할 경우 이 계에서 힘의 불균형에 의한 내력은 존재하지 않는다는 의미이다. 즉, 닫힌 계에서 임의의 두 물체 간에 작용-반작용 힘을 공유하면서 계의 질량중심이 이동이 되지 않는다. 계 내의 물체는 서로서로에 대해 가속받으면서 계 내에서의 합력이 0이 된다. 그 대신에, 계에서 외력이 작용할 경우 질량중심은 계의 질량을 외력으로 나눈 크기만큼 가속할 것이다. 전계 강도
이론물리학에서 전계 강도는 곡률 형식의 또 다른 이름이다. 전자기장 내에서 곡률 형식은 전기장과 자기장 요소의 반대칭 행렬과 같다. 즉, 전자기장 텐서를 의미한다. 비철금속
비철금속(非鐵金, )은 철 및 철을 주성분으로 한 합금(철강재료) 이외의 모든 금속을 가리키는 말이다. 관성 봉입 핵융합
융합 반응은 더 가벼운 원자들, 수소같은 것들합쳐져 더 큰 것이 된다. 일반적으로 반응은 원자들이 이온화되어 전자가 열에 의해 자유로워지는 아주 높은 온도에서 일어난다. 그리하여 융합은 일반적으로 원자보다는 핵자에 관련되어 서술된다.
핵자들은 양전이 되어 있고 이 때문에 정전기력에 의해 서로를 밀어낸다. 이 척력을 이겨내는 것은 상당한 양의 에너지가 필요하고 쿨롱 장벽이나 융합 에너지 장벽이라고 알려져 있다. 일반적으로 더 적은 에너지가 더 가벼운 핵자를 융합시키는데 필요하다. 이는 더 적은 전하를 가지고 있어서 더 낮은 에너지 장벽을 가지고 있기 때문이다. 그리고 이들이 융합을 할 때 더 많은 에너지가 방출된다. 핵자의 질량이 증가함에 따라 반응이 더 이상 순 에너지를 방출하지 않는 점이 존재한다. 교차점은 철,Fe이다. 전이 금속
전이 금속(transition metal, 轉移金屬) 또는 전이 원소(transition element, 轉移元素)는 주기율표의 d-구역 원소를 말한다. 주기율표의 3족에서 12족 원소가 모두 포함된다. 전이 금속이라는 이름은 원소들을 분류하던 초기에 원자번호 순으로 원소를 나열하면 이 원소들이 전형 원소로 전이되는 중간단계 역할을 한다 하여 붙여진 이름이다. 전이금속은 착화합물을 만든다. 결정장 이론과 리간드장 이론이 착화합물의 화학을 설명한다.
전이금속은 주기율표에서 4~7주기, 3~12족 까지의 원소들을 말한다. 때문에 다른 원소들의 경우 한 주기에서 주족 원소의 화학적 성질이 원자가 전자의 수가 변화함에 따라 크게 변하지만, 전이 금속들은 주어진 족에서 뿐만 아니라 같은 주기에서도 많은 유사성을 보여준다. 그 중에서도 첫 주기 전이 금속인 스칸듐에서 아연까지는 다른 전이 금속 계열을 대표하는 아주 중요한 금속 원소이다.
전이 금속은 특이하게도 이온화 되는 과정에서4s 오비탈의 에너지가 3d 오비탈의 에너지보다 상당히 높아진다. 이로인해 중성원자 상태에서 에너지 준위가 3d 보다 낮았던 4s 오비탈에서 전자가 먼저 나가게 된다.
전이금속도 일반금속과 마찬가지로 광택, 전기 전도성, 열 전도성을 가진다. 그 중에서도 비금속과 함께 이온 결합 화합물을 형성하는데, 이 때 일반금속과는 달리 일정 수의 리간드와 함께 착이온 형태로 존재한다. 때문에 착이온은 전이금속과 리간드간 결합이 이루어져 생성된 이온을 말한다. 화학 결합
두 개 이상의 분자, 이온, 또는 원자 사이에 형성할 수 있는 4가지 형태의 결합이 있다. 분자 간의 힘은 분자들이 서로 더 끌어당기게 하거나 멀어지게 하는 힘을 말한다. 가끔 이러한 힘은 어느 물질이 지닌 물리적인 특성의 일부(이를테면 녹는점)를 정의하여 놓고 있다. 이온화
이온결정(結晶)은 이온 상호의 정전적 상호작용에 따라 이온결합되고, 양·음전하가 쌍을 만들어서 전기적으로 중성이 되는 것으로 규칙성 있는 결성구조를 형성하는 것으로, 전체적으로 균일하게 전하가 중화되어 안정화한다. 이 때, 개개의 원자는 중성분자의 이온화에 의해 전자배치가 안정화되는 현상을 결정구조 내에서 실현하고 있다. 전기·약 작용
양자장론에서, 전기·약 작용(electroweak interaction) 또는 전약력(電弱力)은 높은 에너지에서 약한 상호작용과 전자기력이 하나로 통합하여 만드는 힘이다. 낮은 에너지에서는 약전자기 대칭이 저절로 깨지면서 약력과 전자기력이 분리되지만, 이 이론에서는 하나의 힘에대한 두개의 다른 측면인 것으로 생각한다. 100GeV에 해당하는 작용 에너지보다 큰 에너지에서, 이 둘은 전약력으로 통합된다. 따라서 우주가 아주 뜨거울 경우(대략 10K의 온도), 약한 상호작용과 전자기력은 전약력으로 통합된다. 전약력의 시대동안 전약력이 강력과 분리되었다. 또한, 쿼크의 시대동안 전약력이 약한 상호작용과 전자기력으로 분리되었다. 반도체
고유 반도체는 불순물이 반도체의 전기적 성질에 영향을 미치지 않을 만큼 적게 들어 있는 순수한 반도체를 가리킨다. 이러한 경우에 모든 운반자는 열이나 빛에 의해 들떠서 생긴 전자와 양공뿐이다. 고유 반도체에 열이나 빛이 가해지면, 전자로 가득 차 있던 가전자대에서 전자가 튀어나와서 전도띠로 이동하는 것이다. 그러므로 고유반도체에서는 전자와 양공이 같은 수로 존재한다. 전자와 양공은 전기장에서 서로 반대방향으로 이동하지만, 만들어 내는 전류의 방향은 같은데, 전자와 양공이 띠고 있는 전하가 서로 다르기 때문이다. 하지만, 고유 반도체에서 전자에 의한 전류와 정공에 의한 전류가 같은 것은 아니다. 왜냐하면 전자와 정공의 유효 질량이 다르기 때문이다. 불균형 분해
화학에서 불균형 분해(heterolysis 또는 heterolytic fission)란 화합물이 분해될 때 화학 결합을 이루고 있는 전자가 한쪽 화합물로 다 넘어가는 걸 의미한다. 두 화학종이 전자를 하나씩 나눠갖는 건 균형 분해(homolysis)라고 한다. 노동조합
노동조합의 조직 대상을 기업별로 하여 결성된 노동조합을 기업별 노동조합이라 하고 산업 직군에 따라 조직된 노동조합을 산업별 노동조합이라 한다. 산업별 노동조합은 산별노조라고도 한다.
산업별 노조는 산업직군 곧 하는 일이 같은 노동자들이 노동인권을 존중받기 위해 만든 노조이다. 해당 산업직군에서의 노동을 위해 구직하거나 공부하는 노동자까지도 가입할 수 있는 산업별 노조도 있다. 본문에서는 이해를 돕기 위해 두 가지 산업별 노조를 소개한다.
예를 들어 민주노총 금속노조는 자동차, 기계, 조선업, IT, 전자, 전기같은 금속노동을 하는 노동자들이 만든 산업별 노조이다. 금속노동자들은 정규직, 사내하청 등의 비정규직, 한국인 노동자, 외국인 노동자 등의 구분없이 누구나 금속노조 조합원으로 가입할 수 있으며, 산업별 노조이므로 조합원은 일다니는 회사에 어용노조나 유령노조가 있더라도 회사와 단체협약 곧 노동조건과 임금에 대한 약속을 체결할 수 있다. 밀접 결합 근사
응집물질물리학에서, 밀접 결합 근사(密接結合近似, )는 전자가 이온에 매우 강하게 묶여 있다는 가정 아래 띠구조를 계산하는 근사 이론이다. 화학에서 주로 사용하는 LCAO (Linear Combination of Atomic Orbitals) 이론과 밀접한 관계가 있다. 밀접 결합 근사는 다양한 종류의 고체 모사에 활용될 수가 있으며 상호작용을 고려하지 않는 단일 입자 모델 이지만 까다로운 현상들을 이해하기 위한 첫 단계라고 볼 수가 있다. 힘 (물리)
힘의 기본적 이론 개발은 서로 다른 힘을 하나로 뭉친다는 통일장 이론으로 진행되었다. 예를 들어, 아이작 뉴턴은 지구 표면으로 떨어지는 물체가 받는 힘과 천체에 관한 중력에 대한 보편적인 이론을 자신의 이론으로 통일했다. 마이클 패러데이와 제임스 클러크 맥스웰은 전자력과 자기력을 20세기에 전자기력이라는 하나의 일관된 이론으로 통일할 수 있음을 보여주었고, 양자역학의 개발로 현대에는 중력을 제외한 3가지 힘을 물질 간 게이지 보존이라는 가상 입자의 교환을 통한 페르미온의 발현이라는 현상으로 통합하였다. 이 입자물리학의 표준 모형은 힘 사이의 관계를 상정하고 과학자들은 연속적 관찰을 통해 전자기력과 약한 상호작용이 전기·약 작용으로 통합할 수 있다는 것을 확인하였다. 표준 모형은 힉스 메커니즘은 아직 완전하게 관측되진 않았고, 중성미자 진동 등 표준 모형으로 설명되지 않은 현상이 나타나는 등 완전히 정립되지 못했다. 강력과 전약력 사이의 관계를 설명하는 대통일 이론은 초대칭 등의 물리학의 미해결 문제를 일부 수용할 수 있는 후보적 이론으로 간주되고 있다. 물리학자들은 4가지 기본 상호 작용을 연관지어 설명하는 모든 것의 이론에 관한 일관된 모델을 개발하기 위해 노력하고 있다. 아인슈타인은 이러한 노력을 해결하는 덴 실패했지만, 현재 이 이론에 관한 가장 유력한 설명은 끈 이론이다. 금속단백질
금속단백질(金屬蛋白質,metalloprotein)은 금속 보조 인자가 결합한 단백질이다.
생명체에 산소를 운반하는 금속단백질로는 헤모글로빈, 헤모시아닌, 헤메리트닌 등이 있다. 핵융합
핵융합이 일어나기 위해서는 커다란 에너지 장벽을 극복해야 한다. 원자핵은 양전하로 대전되어 있기 때문에 전자기력에 의해 서로를 밀쳐낸다. 하지만, 두 원자핵이 충분히 가까워지면, 전자기력은 가까운 거리에서만 작용하는 거대한 힘인 강한 핵력 즉 강력에 의해 무시되게 된다. 실제로 가까운 거리에서는 강력>약력>전자기력>중력 순으로 힘의 크기가 크다. 많은 양의 에너지를 방출하는 핵융합반응을 하려면 열이 필요한데. 이것을 열핵반응이라고 한다. 열핵반응을 일으키려면 열을 약 1000만 도 가량으로 높여야 한다. 그러면 물질은 플라즈마라는 특이한 상태로 존재하게 되는데, 플라즈마는 자유 전자와 이온으로 이루어진 기체로 물질의 형태 중 4번째이다(기체와는 독립적으로 분류). 원자핵은 보통 서로 밀어내지만 약 1000만 도로 가열되면 원자핵은 매우 활발해져 서로 융합하게 된다. 친전자성 첨가 반응
이 반응을 매개하는 힘은 전자가 풍부한 불포화 C=C 결합과 공유결합을 형성하고자 하는 친전자성 X의 구조로 알려져 있다. X에 있는 +(positive charge)가 탄소-탄소 결합으로 전이되며 C-X 결합의 구조에서 탄소 양이온(carbocation)을 형성한다. 관성 봉입 핵융합
연료에 열을 가하고 압축하기 위해서 에너지는 고 에너지 레이저나 전자나 이온을 사용하고, 타겟의 껍데기 부분에 에너지가 전달된다. 비록 여러 가지 이유 때문에 대부분의 거의 모든 ICF 최근 장치들은 레이저를 사용해왔다. 열을 받은 타겟의 껍데기는 밖으로 폭발하고 반응 힘을 타겟의 남은 부분에 준다. 그 힘들은 남은 부분을 안쪽으로 가속시키면서 타겟을 압축시킨다. 이 과정은 안쪽으로 향하는 충격파를 만들게 고안되었다. 충분히 센 충격파들은 연료의 중심에 열과 압력을 가할 수 있고 융합 반응이 일어날 수 있다. 비금속
비금속(nonmetal, 非金屬)은 금속이나 준금속이 아닌 화학 원소를 말한다. 전기음성도가 높아 결합시 다른 원자로부터 원자가 전자를 받아들이는 성질이 있다. 비활성 전자쌍 효과
비활성 전자쌍 효과(Inert pair effect)는 최외각의 s오비탈의 전자 두개가 공유되지도 이온화되지도 않고 그대로 남는 현상이다. 이 효과로 인해 전이 후 금속에서 같은 족의 가벼운 원소에 비해 산화수가 2 작은 상태가 무거운 원소에서 나타난다. 형성상수
형성상수란 K 는 특정 금속 이온이 수용액에서 배위착물을 형성할 때의 평형상수를 뜻한다. 금속 이온이 여러 분자 여러개와 배위결합을 형성하는데, 한 개의 분자와 결합을 형성할 때의 평형상수를 K이라 하고 이 상태에서 또 하나의 분자와 다시 결합을 형성할 때의 평형상수를 K라 한다. 이렇게 해서 최종적으로 금속이온이 최대의 리간드와 배위결합을 형성할 때 까지 각각의 단계의 평형상수들을 모두 곱해주면 형성상수 K가 된다. 파이 결합
파이 결합 ()은 분자내 서로 이웃하고 있는 원자의 각각의 전자 궤도의 중첩에 의한 화학결합이다. 시그마 결합과 달리 파이결합은 x축이나 y축을 중심으로 놓여있어 양 원자핵을 연결한 z축위의 전자 밀도가 0인 결합이다. 파이 결합은 p오비탈을 의미하는 그리스 문자 (π)로부터 명명되었다. 금속 탐지기
금속 탐지기(金屬探知器, )는 전자기유도와 맴돌이 전류를 이용하여 쉽게 보이지 않는 금속 물질을 탐지하기 위해 만든 도구이다. 교류 전류가 흐르는 코일에 의해 자기장이 발생하면, 그에 의해 금속에 맴돌이 전류가 발생한다. 금속탐지기는 이 맴돌이 전류에 의해 발생된 자기장을 이용하여 금속을 탐지한다. 현대에 이르러 금속탐지기는 지뢰 제거, 공항 등에서의 무기 탐지, 고고학, 보물 사냥, 지질 탐사 그리고 식품에서의 이물질 감지 등 다양한 분야에서 사용된다. 판데르발스 힘
판데르발스 힘()은 물리화학에서, 공유결합이나 이온의 전기적 상호작용이 아닌 분자간, 혹은 한 분자 내의 부분 간의 인력이나 척력을 말한다. 즉,무극성 분자에서 전자의 운동으로 순간적인 쌍극자가 형성되면 그 옆의 분자도 일시적인 편극이 일어나서 유발 쌍극자가 생성된다. 이런 순간적인 쌍극자와 유발 쌍극자의 인력을 판데르발스 힘이라고 한다. 요하너스 디데릭 판데르발스의 이름에서 유래하였다. 공유 결합
공유결합(共有結合, )은 화학 결합중 전자를 원자들이 공유하였을 때 생성되는 결합을 이르는 말이다. 공유 결합을 형성하는 분자는 원자핵과 전자쌍간의 인력 및 원자간 척력에 의하여 안정화되어 있다. 이온 결합이 전기 음성도차이 및 전자에 대한 인력 차이에 의해 분리된 전하를 갖는데 비하여, 공유 결합은 전하가 분리되지 않거나(무극성 공유 결합), 분리되더라도 적은 정도로만 분리되어 있어(극성 공유 결합) 전자의 쏠림 현상이 크지 않다. 초전도 현상
초전도체에서는 상황이 다르다. 일반적인 초전도체에서 전류의 흐름은 각각의 전자의 움직임으로 분리될 수 없다. 그 대신 전자는 쿠퍼 쌍으로 묶이며, 이는 포논의 교환에 의한 전자들 사이의 인력으로 생긴다. 양자역학에 의해, 쿠퍼 쌍의 흐름은 에너지 스펙트럼에서 띠틈을 만들어내는데, 이는 전자의 흐름을 흥분시키기 위해서는 최소한 "ΔE"만큼의 에너지가 필요함을 의미한다. 그러므로, 만약 "ΔE"가 "kT"로 주어지는 격자의 열 에너지보다 크다면 ("k"는 볼츠만 상수이고 "T"는 온도이다), 전자는 격자에 의해 산란되지 않게 된다. 그러므로 쿠퍼 쌍은 초유체를 이루며, 이는 에너지 손실없이 흐를 수 있다는 것을 의미한다. 핵융합
지구의 원소들 중, 철의 원자핵은 모든 원자핵 가운데 가장 강한 결합 에너지를 가지고 있으며, 가장 안정되어 있다. 그러므로, 철보다 가벼운 원자핵들 사이의 핵융합 반응에서는 일반적으로 주변으로 에너지를 방출하며, 철보다 무거운 원자핵들 사이의 핵융합 반응에서는 주변으로부터 에너지를 흡수한다. 네른스트 효과
일반 금속은 열전기력이 상당히 작고, 전자가 주요 수송자이므로 손드하이머 상쇄에 의해 네른스트 효과가 매우 작게 측정된다. 이방성의 금속은 좀 더 큰 네른스트 계수를 보이고, 반도체는 전자-정공 대칭성이 크지 않아 상당히 큰 네른스트 계수가 측전된다. 기브스 바른틀 앙상블
깁스 바른틀 앙상블(Gibbs Canonical Ensemble)은 일정한 외부힘과 일정한 온도에서 외부계와 열에너지 교환가능한 계를 말한다.
예를 들면, 일정한 외부자기장마당(Magnetic field) 에서의 전자스핀(spin)들의 상자성(Paramagnetism)현상을 설명할 때나 또는 일정한 압력하에서의 이상기체들의 운동상태를 설명할 때 깁스바른틀 앙상블을 통해 계산할 수 있다. formula_1 는 계의 작은 상태(microstates)들을 나타내고,formula_2 는 일반 변화량(Generalized Displacement), formula_3 는 일반힘(Generalized force),formula_4 는 해밀토니안(Hamiltonian), formula_5 이고 볼츠만상수 formula_6 와 온도 T , N은 계에 있는 입자의 갯수를 나타내고, 깁스 바른틀 앙상블에서의 확률은 다음과 같이 기술된다. 구리
구리의 무른 성질은 구리가 가진 높은 열 전도성과 전기 전도성에 대한 설명을 어느 정도 제공할 수 있다. 구리의 전기 전도성과 열 전도성은 상온에서 은 다음으로 순수한 금속 원소 중에서 가장 높다. 금속 결합 내에서 자유 전자의 이동을 방해하는 저항은 온도에 의한 격자의 진동 때문에 전자가 흩어지는 현상에 의해 주로 발생하는데, 이 격자의 진동은 부드러운 금속에서는 그 정도가 약하여 구리 등의 원소가 높은 열과 전기 전도성을 갖는 이유를 설명할 수 있다. 원자가 결합 이론
원자가 결합 이론은 개개의 원자는 각각의 오비탈을 유지한 채 결합을 형성, 즉, 전자가 각각의 오비탈에 편재화되어 있다고 하여 결합에 대한 정보를 제공하는 모델이다.
두 원자 사이의 결합은 각 원자 오비탈이 중첩되면서 서로 반대 스핀을 갖는 전자 한 쌍이 공유될 때 형성된다. 이때 결합은 시그마 결합과 파이 결합으로 분류할 수 있는데 시그마 결합은 핵을 잇는 선분을 따라 형성하고 파이 결합은 핵을 잇는 성분의 외부에서 양편으로 나뉘어 형성된다. 파이결합은 오직 혼성화에 참여하지 않은 p오비탈에 의해 형성된다.
시그마 결합에 참여하는 전자는 수소를 제외하고 단순한 원자 오비탈이 아닌 혼성 오비탈이다. 혼성 오비탈의 종류를 알 수 있는 방법은 바로 SN(Steric Number)이다. SN은 ‘중심원자에 결합된 공유 전자쌍의 수 + 중심원자의 고립전자쌍의 수’를 말하는데 SN을 통해 몇 개의 원자 오비탈이 혼성에 관여하였는지 알 수 있다. SN에서 계산되는 전자들 즉, 비공유 전자쌍과 시그마 결합에 참여하는 전자들은 중심원자를 기준으로 대략적으로 기하학적인 대칭을 이루기 때문에 여기서 아이디어를 얻으면 SN으로 계산되는 전자쌍들은 다른 원자 오비탈이 아닌 모두 같은 종류의 오비탈이라는 것을 예측할 수 있다. 여기서 주의할 점은 SN에서 계산하는 전자쌍 중 공유결합에 관여하는 전자쌍은 시그마 결합을 한다는 것이다. 이중결합과 삼중결합에서 시그마 결합을 하지 않는 것은 오직 두가지의 p 오비탈이 파이결합을 하는 경우이다. 난융 금속
난융 금속은 녹는점이 철의 녹는점 1,539℃보다 높은 금속의 총칭이다. 내화 금속이라고도 한다. 내열합금은 니켈이나 코발트의 합금이며 약 1,100℃까지 사용되지만 1300℃ 이상도 견디는 것만을 취급하는 재료이다. 니오브·바나듐·탄탈·타이타늄·지르코늄·하프늄·몰리브덴·레늄·텅스텐 등이 이 부류에 속한다. 반대말은 가융 합금이다. 반도체
실온에서는 전자 분포가 조금 흐트러지는 현상이 발생한다. 물론 조금이긴 하지만, 무시할 수 없는 만큼의 전자가 에너지 띠간격을 넘어서 전도띠로 간다. 전도띠로 갈만큼 충분한 에너지를 가지고 있는 전자는 이웃하고 있는 원자와의 공유결합을 끊고, 자유롭게 이동할 수 있는 상태가 돼서 전하가 전도한다. 이렇게 전자가 뛰쳐나온 공유결합은 전자가 부족해지게 된다.(또는 자유롭게 이동할 수 있는 양공이 생겼다고도 볼 수 있다. 양공은 사실 그 자체가 움직이는 것은 아니지만, 주변의 전자가 움직여서 그 양공을 메우면 양공이 그 전자가 있던 자리로 옮겨간 것처럼 보인다. 비금속
비금속 원소는 대부분 주기율표의 오른쪽에 차지하며, 위로 갈수록 비금속성이 커진다. 수소는 예외적으로 알칼리 가 있는 왼쪽 위에 자리하고 있으나 비금속의 성질을 띤다. 비금속은 전도체인 금속과는 달리 부도체거나 반도체이다. 비금속은 금속에게 전자를 받아 이온 결합을 하거나 다른 비금속과 공유 결합을 한다. 비금속의 산화물은 산성이다. 양수소 결합
양수소 결합은 일종의 수소결합으로 금속 수소 결합과 OH 또는 NH 그룹 ,또는 다른 양성자 도너 간의 강호작용이다. 이 현상의 첫예는 브라운과 헤셀타인에 의해서였다. 그들은 (CH3)2NHBH3 용액에 대해 IR 밴드내에 3300rhk 3210/cm 에서 강한 흡수띠를 관찰하였다. 더 높은 에너지 밴드는 정상적인 N-H 진동에 할당되는 반면 더 낮은 에너지 띠는 같은 결합에 할당된다. 그것은 (같은 결합) B-H와 상호작용하고 있다. 용액이 묽어짐에 따라 3300/cm띠는 감소하였는데 분자간 연합을 나타낸 양수소 결합내의 관심은 H3NBH3 분자의 결정그래픽 특성에 따라 지배되었다. 이 분자내에서 브라운과 헤셀타인의 연구와 같이 질소위의 수소 원자 들은 부분적인 음전하를 지닌다. 18 전자 규칙
18전자규칙은 전이금속화합물의 성질을 규명하는 데 쓰이는 개념이다. 안정한 상태로 존재하는 유기화합물의 경우에 2s 및 2p 오비탈에 전자가 모두 채워진 비활성 기체의 전자배치를 모방하는 8전자규칙이 존재한다. 마찬가지로 전이금속화합물들에도 역시 같은 주기의 비활성기체의 전자배치를 모방하여, s,p,d 오비탈에 전자를 모두 채워 가장 안정한 상태로 존재하려는 18 전자규칙이 존재한다. 각 전이금속화합물이 18전자규칙을 따르는지 확인하기 위해서 전자를 세는 방법에는 크게 두 가지, 이온형 방식과 공유성 방식이 존재한다. 유기금속화학
유기금속화학(有機金屬化學)은 금속과 탄소의 화학 결합을 포함하는 화합물인 유기금속화합물을 연구하는 학문이다. 유기 금속화합물의 정의는 관성 봉입 핵융합
관성 봉입 핵융합(Inertial confinement fusion, ICF)는 핵 융합 반응을 연료 타겟에 열과 압력을 가함으로 발생시키는 융합 에너지 연구의 한 종류이다. 일반적으로 중수소나 삼중수소의 혼합물을 대부분 포함하는 펠렛의 형태인 타겟을 사용한다.
중수소와 삼중 수소로 이루어진 연료 펠렛에 레이저 에너지를 부여하여 펠렛이 관성에 의하여 정지하고 있는 사이 핵융합 반응을 일으키게 한다. 레이저 에너지에 의해 타깃(펠렛) 표면에서 주위로 분출하는 플라스마의 반작용으로 타깃은 압축되어 중심부의 고밀도화한 부분에서 핵융합 반응이 이루어진다. BCS 이론
모든 물질 내에 존재하는 전자들은 - 전하를 띠고 있고, 두 개의 전자는 쿨롱의 법칙에 의해 서로 밀어내려는 척력을 가진다. 그런데 초전도체의 온도를 충분히 내리면, 초전도체 내부의 전자들은 서로 밀어내기보다는, 서로 끌어 당겨서 쿠퍼 쌍을 이루는 것이 더 안정된 상태를 이루게 된다. – 전하를 띤 전자가 지나가면 + 전하를 띤 양이온은 전자의 방향으로 인력을 받아서 그 방향으로 움직이게 된다. 하지만 양이온의 질량은 전자의 질량보다 1,800배가량 무겁기 때문에 이동 속도가 전자에 비해 현저히 느리며, 전자가 이미 지나가서 그 자리에 있지 않더라도 무거운 양이온은 쉽게 방향을 전환할 수 없기 때문에 그 방향으로 계속 움직이게 된다. 이렇게 양이온들이 끌려간 곳은 + 전하를 좀 더 많이 띠게 되고, 또 다른 전자는 이 양이온 방향으로 끌어 당겨지게 되는 것이다.
등분배 원리로 생각해보면, 
이 되고, 이에 따라 양이온의 속도는 전자의 속도보다 1/100배 정도 느리다는 것을 알 수 있다. 핵융합
핵자(즉 양성자 혹은 중성자)가 원자핵에 결합하면, 강한 핵력은 핵자를 다른 핵자로 끌어당기게 되며, 그 중에서도 가까운 거리로 인해 인접한 핵자에 더욱 밀착시킨다. 원자핵 내부의 핵자의 경우, 표면의 핵자에 비해 훨씬 인접하는 핵자가 많다. 원자핵이 작을수록 부피에 비해 표면적의 비율이 높아지므로, 강한 핵력으로 인한 핵자 당 결합 에너지는 일반적으로 원자핵의 크기에 비례하여 증가하게 된다. 하지만 이렇게 크기에 비례하여 증가하는 핵자 당 결합 에너지는 완전히 둘러싸인 핵자의 결합 에너지를 최댓값으로 가진다. 재결합
이러한 상황에서 우주가 팽창을 하게 되면, 적색 편이에 의해 광자의 에너지가 점점 줄어들게 된다. 그러면 광자의 에너지가 수소 원자의 이온화 에너지보다 낮아지는 지점에 도달하게 되고, 양성자와 전자가 수소 원자로 결합을 이루게 된다. 이러한 현상을 ‘재결합’이라고 부른다. 하지만 실제 재결합이 일어나는 광자의 온도는 수소 원자의 이온화 에너지(13.6 eV)보다 훨씬 더 낮은 0.3 eV(3500K) 정도가 된다. 여기에는 두 가지 이유가 있다. 첫 번째는 중입자-광자 비율이 formula_2 정도로 굉장히 작다는 것이고, 두 번째는 어떤 온도에 대해 모든 광자들이 그 온도에 해당하는 에너지를 가지고 있는 것이 아니라, 맥스웰-볼츠만 분포에 따라 넓은 범위의 에너지 분포를 가지고 있다는 것이다. 따라서 만약 광자의 온도가 수소의 이온화 에너지와 같다면, 실제로는 중입자의 숫자보다 비교가 안될 정도로 많은 숫자의 광자들이 수소의 이온화 에너지보다 더 큰 에너지를 가지고 있다는 뜻이다. 결국 수소의 이온화 에너지 정도의 에너지를 가지고 있는 광자의 숫자가 중입자의 숫자와 비슷해지기 위해서는 전체 광자의 온도는 수소 이온화 에너지보다 훨씬 더 낮은 값을 가져야 하는 것이다. 여기서 현재 우주 마이크로파 배경의 온도와 재결합 당시 우주의 온도를 암으로, 재결합이 일어난 시간대를 역으로 추적해 볼 수 있다.
먼저 재결합 당시부터 현재까지 우주는 물질 지배 시대에 속한다 가정할 수 있다. 따라서 공간 팽창은 시간의 2/3제곱에 비례한다. 여기에 물질의 온도는 우주 팽창에 반비례한다는 사실을 이용하면, 아래와 같은 결론을 얻을 수 있게 된다. 고체물리학
고체 결정 내 원자들간의 인력은 매우 다양한 형태를 가진다. 그 한가지 예로서 흔히 소금이라고 불리는 염화나트륨이 있다. 이 결정은 염소 이온과 나트륨 이온의 이온결합으로 이루어져 있다. 원자들은 또한 서로간에 전자를 공유하여 공유결합을 이루기도 한다. 금속에서는 금속 결합이 이루어지는데, 이는 전자들이 결정 구조 내에서 공유되는 것을 말한다. 마지막으로 비활성 기체는 어떠한 종류의 결합도 가지지 않는다. 고체형태 내에서, 비활성 기체는 오로지 2분자의 전기적 쌍극자-쌍극자 상호작용에 의해 생기는 반 데르 발스 힘에 의해서만 발생한다. 고체의 특성의 차이는 바로 이러한 원자들간의 결합 방식에 따라 결정된다. 원자 궤도
sp²혼성화 되어있는 중심 탄소는 삼각형구조를 하고 있다. 대표적인 sp²혼성화물질인 에틸렌(C₂H₄)는 하나의 이중결합과 두 개의 단일결합을 가지고 있는 두 개의 중심탄소로 이루어져있다. 이중결합은 한 개의 유효전자쌍으로 작용하므로 에틸렌의 중심탄소는 결합각이 120°인 평면 삼각형구조이다. 탄소원자의 2s, 2p오비탈이 결합에 관여하지만 2s, 2p오비탈은 이러한 배치를 가지고 있지 않다. 또 메테인과 같은 sp³혼성오비탈은 결합각이 109.5°이므로 에틸렌의 분자구조를 설명하기 부적합하다. 분자내의 평면 삼각형 구조를 설명하기위해 sp²혼성오비탈을 도입하였다. sp²혼성오비탈은 한 개의 s오비탈과 두 개의 p오비탈이 혼성화되어 새로운 세 개의 혼성오비탈을 만들어낸다. 에틸렌은 탄소의 sp²혼성오비탈과 수소의 1s오비탈이 공유결합을하고 이러한 공유결합을 시그마결합이라고한다. 혼성화 과정에서 하나의 p오비탈은 혼성화 되지 않고 남아 있는데 이 p오비탈은 sp²혼성오비탈 평면에 수직방향으로 존재하며 이웃한 탄소의 p오비탈과 전자쌍을 공유함으로써 파이결합을 형성한다.
시그마결합은 오비탈의 로브가 직접 겹쳐서 전자를 공유하게 되므로 강한 결합을 이루며 시그마결합으로만 이루어져있는 결합을 단일결합이라고 한다. 반면, 파이결합은 평행한 두 p오비탈의 로브가 옆으로 겹쳐서 형성이 되므로 시그마결합에 비해 결합력이 상대적으로 약하다. 한 개의 시그마결합과 한 개의 파이결합으로 이루어진 결합을 이중결합이라고 한다. 전자기학
위에 든 예와 같이 두 물체를 마찰하여 대전된 전기를 정전기라고 하는데, 정전기가 대전되는 까닭은 물체를 이루는 원자가 지니는 전자 가운데 일부가 적은 에너지로도 쉽게 원자에서 벗어날 수 있기 때문이다. 이렇게 원자로부터 벗어나 움직이는 전자를 자유 전자라고 한다. 금속과 같이 자유 전자를 많이 지닌 물질은 언제나 전자들이 쉽게 이동하기 때문에 대전되었더라도 다른 물체와 닿게 되면 전기가 쉽게 전달되어 버린다. 이런 물체를 도체라고 한다. 반면에 고무나 유리와 같은 물질은 자유전자가 매우 적어서 한 번 대전되면 전하를 비교적 오랫동안 유지하게 된다. 이런 물체를 부도체라고 한다. 물질 가운데에는 상태에 따라 도체와 부도체의 성질을 모두 가질 수 있는 것도 있다. 이런 물질들은 반도체라고 부른다. 반도체는 최근 여러 전자 제품에 널리 사용되고 있다. PN 접합
정공이라고 불리는 것이 전자가 없는 부분이라는 것을 생각할때 p형 반도체는 전자의 밀도가 낮은상태이고 n형반도체는 전자의 밀도가 높은 상태가 된다. 이상태에서 접합된다면 두 반도체의 전자밀도가 같아지려는 현상을 보일것이고 결과적으로 정공과 전자는 각각 반대쪽 반도체로 넘어가게된다. 하지만 각각의 반도체는 원래상태(전자와 정공이 넘어가지않은상태)가 안정된상태이기에 이 현상은 접합면에 n->p의 방향을 가지는 전기장을 만들며 이 전기장이 역전압이 된다. 자비르 이븐 하이얀
"모든 금속은 본질적으로 황과 수은이 결합하여 이루어진다. 금속들은 구성 특질의 차이에 따라 서로 다른 형태를 가지며, 이러한 특질의 차이는 각 금속들이 포함하고 있는 황의 차이에 따라 다르게 나타난다. 이러한 황의 차이는 태양열에 의한 토양과 그 배열의 변화를 통해서 나타난다." 아쿠아 착이온
아쿠아 착이온(Aquacomplex ion)이란 금속이온이 수용액에 포함될때 극히 일부의 이온이 물분자가 리간드로 작용하여 배위결합하여 존재하는 것을 말한다. 친금성
친금성(Aurophilicity)은 금 배위화합물에서 금 원자간에 수소 결합에 비길만한 크기로 작용하는 인력이다. 열전대
중간 금속의 법칙()은 열전대를 구성하는 두 금속의 한쪽 접점은 서로 접해있고, 반대편 접점은 제 3의 금속과 연결되어 있을 때, 두 접점이 같은 온도라면 기전력이 발생하지 않는다는 법칙이다. 제 3 금속의 법칙이라고도 한다. 핵력
핵력(핵자-핵자 상호작용 혹은 잔류 강한 핵력이라고도 부름)은 두 개 이상의 핵자들 사이에 작용하는 힘으로, 양성자와 중성자가 결합하여 원자핵을 형성하는 근원이다. 넓은 범위에서, 이 힘은 가상 중간자들(예를 들어 파이온)의 교환으로 이해할 수 있다. 핵력은 종종 잔류(residual) 강한 핵력이라고 불리는데, 이는 양자색역학(QCD)에 의해 그 실체가 밝혀진 강한 상호작용과 구분하기 위해서다. 사실 핵력이라는 용어는 QCD가 발전하던 1970년대에 만들어졌다. 그 시기에 강한 핵력은 핵자들 간의 퍼텐셜을 의미했는데, 쿼크 모형이 확고히 자리를 잡은 이후 QCD로부터 나온 강한 상호작용이라는 용어가 널리 사용되었으므로 둘의 의미를 구분해줄 필요성이 있다. 동적 평균 장 이론
동적 평균 장 이론()(DMFT)은 강상관계 물질의 전자 구조를 밝히는 기법이다. 강상관계 물질의 경우 밀도범함수 이론이나 띠 구조 계산 등에 쓰이는 독립 전자 근사법을 적용하기 어렵다. 전자 사이의 국소적 상호작용을 섭동론이 아닌 방식으로 기술하는 동적 평균 장 이론을 쓰면 기체에 가까운 준 자유 전자와 응집 물질 물리학에서 다루는 원자계라는 두 극단 사이의 현상을 설명할 수 있다. 전이후 금속
전이후 금속(post-transition metal, 轉移後金屬)은 주기율표의 p-구역에 있는 금속 원소를 말한다. 전이 금속과 준금속 사이에 자리하고 있으며, 전기음성도가 전이 금속보다는 작고, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속보다는 크다. 전이 금속에 비해 녹는 점과 끓는 점이 낮고, 무르다. 양공 (물리학)
응집물질물리학에서, 양공(陽孔, )은 반도체 (혹은 절연체)에 대하여 (원래 전자로 채워져 있어야 됨) 원자가띠의 전자가 부족한 상태인 준입자이다. 예를 들어 빛이나 열로써 원자가띠가 전도띠 측에 전이되어서 원자가띠의 전자가 부족한 상태가 된다. 양공은 이 전자의 부족으로부터 생기는 구멍(상대적으로 양의 전하를 가지고 있는 것처럼 보임)이다. 금속
금속(金屬, metal)은 일반적으로 단단하고 광택이 있으며, 열 전도율과 전기 전도도가 높은 물질을 아우른다. 화학에서는 전이 금속과 전이후 금속을 통틀어 일컫는 표현으로 쓰이나, 간혹 준금속을 금속의 정의에 포함시키는 경우도 있다. 일반적으로 상온에서 고체 상태로 존재하며, 특유의 광택을 띠고 열과 전기를 잘 전달하는 도체로, 연성과 전성을 갖는다. 주기율표 상에 위치하는 118개의 원소 중 대략 4분의 3 정도가 일반적인 금속의 정의에 해당된다. 철, 구리, 알루미늄, 금, 주석, 우라늄 등이 자연 상태에서 흔히 발견된다. 보통 금속 원소는 전자를 잃고 양이온이 되기 쉬우며, 비금속은 반대로 전자를 얻기 쉽다. 천문학에서는 수소와 헬륨보다 무거운 원소들을 금속이라 하기도 한다. 금속함량
우리 은하 내에서 금속함량은 은하 중심에서 가장 높고, 바깥쪽으로 갈수록 낮아진다. 이처럼 금속함량이 점진적으로 변하는 것은 은하 중심부에 있는 별들의 밀도에 기인한다. 은하 중심부에는 별이 주변보다 더 많고 시간이 흐르면서 중원소들이 성간 매질로 다시 반환되고 새로운 별로 뭉치는 빈도가 외곽보다 높다. 비슷한 원리로 거대한 은하는 작은 은하보다 금속함량이 높은 경향이 있다. 마젤란 은하(우리 은하를 공전하며, 두 개의 불규칙 은하로 이루어져 있음)의 경우, 대마젤란 은하는 우리 은하 금속함량의 40% 정도이며, 소마젤란 은하는 10% 정도이다. 금속성 수소
가장 가벼운 화학 원소인 수소는 매우 높은 밀도로 압축되면 다른 1족 원소처럼 금속성을 나타내며 이를 금속성 수소(金屬性 水素; )라 한다. 고체 금속성 수소란 압력을 받아 양성자들 간의 거리가 보어 반경보다 작아지게 되어 양성자들이 마치 결정 구조의 격자 형태로 존재하게 되고 속박되어 있던 전자들이 자유전자의 성질을 갖게 되어 고체수소가 금속성을 가지게 되는 것을 말한다. 액체 금속성 수소는 양성자들이 격자의 형태로 정렬이 되어있지는 않지만 양성자와 전자로 이루어진 계로써 액체상태로 금속성을 가진다. 이형 접합
이형 접합(Heterojunction) 또는 이질 접합은 서로 다른 결정 반도체의 2개의 층 또는 영역 사이의 접점(interface)이다. 이러한 반도체 물질은 동종 접합 (homojunction)과는 달리 불균일한 띠틈을 갖는다. 반도체 레이저, 태양 전지 및 트랜지스터(이종 트랜지스터, heterotransistors)를 포함한 많은 반도체 장치 응용 분야에서 전자 에너지 띠를 설계하는 것이 유리하다. 전기 소자에서 다중 헤테로 접합의 조합은 헤테로 구조(heterostructure)라고 부르지만, 두 용어는 일반적으로 상호 교환 가능하게 사용된다. 각각의 물질이 불균등 한 띠틈을 갖는 반도체인지는 상황따라 달라질 수 있다. 특히 전자 특성이 공간 특성에 의존하는 작은 길이의 스케일의 경우에 그렇다. 이형 접합의 보다 현대적인 정의는 금속, 절연물질, 고속 이온 전도체 및 반도체 물질의 결정질 및 비정질 구조를 포함하는 임의의 2개의 고체 상태 물질 사이의 접점이다. 배위 결합
배위 결합(配位結合)은 두 원자가 공유 결합을 할 때 결합에 관여하는 전자가 형식적으로 한 쪽 원자에서만 제공되어 결합된 경우를 말한다. 보통의 공유 결합과 배위결합간의 차이는 인위적으로 구분된 것이지만, 서적 등에 많이 쓰인다. 또한, 결합력과 결합에 대한 설명은 다른 극성 공유 결합과 같다. 전자기장
전자기장(電磁氣場, , 약자 EMF)은 벡터장인 전기장과 자기장을 총칭하여 이르는 말이다. 전기장의 힘, 전속밀도와 자기장의 힘, 자속밀도가 시간의 흐름에 따라 변화하는 경우에는 서로 상호작용에 의해서 한층 더 변화해 가므로 이 둘을 아울러 전자기장으로 정리해 부르며, 특수 상대성 이론에서는 전자기장 텐서라는 하나의 객체로서 나타내어진다. 결핍 영역
전자든 양공이든, 마치 물 속에서 잉크가 물 전체의 잉크 농도가 균일하게 될 때까지 퍼져 나가듯이, 각각의 밀도가 낮은 쪽으로 확산되게 마련이다. N형, P형 반도체의 정의에 따라 N형 반도체에는 P형 영역에 비해 전자가 남아돌고, P형 반도체에는 N형 영역에 비해 양공이 남아돈다. 따라서 N 도핑된 반도체와 P 도핑된 반도체를 맞붙여서 접합을 만들면 전자는 P형 영역으로, 양공은 N형 영역으로 퍼져나간다. N 쪽에서 P 쪽으로 전자가 움직이고 나면 원래 전자가 있던 N 쪽에는 양전하를 띠는 주개 이온이, 마찬가지로 P 쪽에서 양공이 빠져나간 자리에는 음전하를 띠는 받개 이온이 남는다.
반대편으로 옮겨간 전자는 P 쪽에 있는 양공과 만나서 재결합하면서 사라지며, N 쪽에서 옮겨간 양공도 마찬가지로 사라진다. 그 결과 확산해서 이동한 전자와 양공은 사라지고, 움직일 수 있는 전하 운반자가 없는 경계면 부근(결핍 영역)에는 대전된 이온만 남는다. 따라서 결핍 영역의 N 쪽에는 양전하를 띠는 이온이, P 쪽에는 음전하를 띤 이온이 남고, 그 결과 전기장이 만들어진다. 이 때 전기장은 해당 영역에 많은 전하 운반자가 반대편으로 넘어가는 데 방해가 되는 방향으로 형성된다. 전하가 충분히 많이 확산되고 나면 그로 인해 형성되는 전기장이 더 이상 전하 운반자가 움직일 수 없을 만큼 강해지는데, 이 상태가 바로 결핍 영역이 평형에 이른 상태다. 결핍 영역에 걸린 전기장을 적분하면 내부 확산 전위(접합 전압, 장벽 전압, 접촉 전위 등으로도 부름)를 구할 수 있다. 안료
무기안료에는 유기 착색(有機着色) 물질에 있는 것 같은 발색단이나 조색단이 없다. 그러나 대신에 무거운 금속을 함유하고 있다. 금속의 원자(이온)는 유기물질의 골격을 이루고 있는 탄소에 비해 원자핵을 둘러싼 전자의 수가 압도적으로 많다. 예를 들면 3가인 철이온은 26개, 코발트이온은 27개의 전자를 가지고 있다. 전자가 원자핵의 주위를 둘러싸는 상태는, 이미 설명한 바와 같이 전자의 수가 많아지면 많아질수록 바깥쪽 궤도로 들어가게 된다. 또 각 궤도로 들어간 전자는 각각 특정한 에너지를 가지고 있고, 인접한 궤도간의 에너지 차이는 바깥쪽 궤도인 것일수록 작아진다. 즉 전자는 비교적 용이하게, 궤도간의 차이만큼의 에너지를 받거나 버리거나 하여 하나의 궤도에서 다른 궤도로 이동하게 된다. 이러한 원인으로 철이나 코발트의 원자는 비교적 에너지가 낮은 가시광선을 흡수하게 되며, 이로써 발색(發色)이 되는 것으로 생각된다. 물론 이와 같은 상태를 금속과 화합한 다른 원소에 의해 크게 영향을 받는다. 원자물리학
전자껍질을 구성하는 전자들은 속박 상태에 있다. 전자를 그 껍질에서 벗어나게 하는 데는 에너지가 필요하다. 이 에너지는 결합 에너지라고 불린다. 결합 에너지를 초과하여 전자에 의해 흡수되는 에너지는 에너지 보존 법칙에 따라 운동 에너지로 변환된다. 말하자면 원자가 이온화 과정을 겪는 것이다. 원자가띠
﻿고체물리학에서 원자가띠(原子價-, valence band)란, 절대영도에서 전자가 존재하는 가장 높은 전자 에너지 범위를 가리킨다. 반도체와 부도체에서는 원자가띠 위에 띠간격(band gap)이 존재하고, 그 위에 전도띠(conduction band)가 존재한다. 금속에서는 전도띠가 원자가띠이다. 이후에 나오는 원자가띠란, 반도체와 부도체에서의 원자가띠를 뜻한다. 대전 (물리)
원자를 구성하는 전자가 원자로부터 받는 전기력의 크기는 물체에 따라 달라서 서로 다른 종류의 물체를 붙였다가 떼어내면 전기력이 약한물체에서 전기력이 강한 물체로 전자가 대전하는 것이다. 전기 선속
전기 선속(電氣線束, ) 또는 전기 다발은 어떤 가상의 곡면에 작용하는 총 전기력을 나타내는 물리량이며, 곡면의 넓이와 곡면에 대하여 수직인 전기장 성분의 곱이다. 즉, 자기 선속과 유사하나, 전기장에 대한 값이다. 그 국제 단위는 볼트 미터(V · m)이고, 통상적인 기호는 formula_1이다. 금속 결합
금속원자는 에너지 준위나 주기에 관계되는 전자껍질에 약간의 전자를 가지고 있다. 그 전자들은 쉽게 원자에서 떨어져 나와 거대한 금속 양이온의 격자에 전자의 바다를 이루며 퍼질 수 있다. 쿼크 섞임
자연계의 힘 가운데 강력과 전자기력은 맛깔을 보존하지만 약력은 쿼크 섞임으로 인하여 그렇지 않다. 따라서 약력을 통하여 맛깔이 바뀌는 여러 과정이 가능하다. 예를 들어 중성자 붕괴
는 약력으로 다음과 같이 발생한다.
여기서 아래 쿼크가 위 쿼크로 바뀌는 것을 볼 수 있다. 또한 무거운 강입자의 경우 더 가벼운 강입자로 붕괴하려면 역시 맛깔이 바뀌어야 하기 때문에 역시 쿼크 섞임으로 붕괴한다. 충전재 금속
충전재 금속은 용접, 경 납땜 또는 납땜을 통해 공동의 결정에 추가된 금속이다. 파이 역결합
파이 역결합에서는 전자가 한 원자의 궤도에서 다른 원자 또는 리간드의 Π* 반결합 궤도로 이동한다. 이는 전이 금속 화합물에서 주로 일어난다. 띠구조
응집물질물리학에서, 띠구조(-構造, )는 결정 속 전자의 분산 관계이다. 파수-에너지 공간에서 여러 개의 곡선으로 이루어지며, 각 곡선을 결정의 에너지 띠()라고 한다. 띠구조를 다루는 이론을 띠 이론()이라고 한다. 강유전체
강유전(Ferroelectric) 이라는 용어는 강자성(Ferromagnetic)이라는 용어에서부터 나왔다. Ferromagnetic에서 Ferro-는 "철"을 뜻하는데 강유전성의 많은 현상들이 강자성 현상과 비슷하여 붙여진 이름이다. 그래서 중국이나 싱가포르 등에서는 한국이나 일본에서 사용하는 강유전(強誘電)이라는 용어 대신에 Ferroelectric을 직역하여 "철전(鐵電)" 이라는 용어를 사용한다. 그러나 실제로 강유전체 재료는 철(Fe)이 포함된 재료는 거의 없다. 강자성
고전 전자기학에 따르면, 두 개의 인접한 자기 쌍극자들은 "쌍극자 상호작용"에 의해 서로 반대 방향으로 정렬하려는 경향을 가지므로 쌍극자들에 의한 자기장은 상쇄되어 버린다. 하지만 이 효과는 아주 미미한 편인데, 각각의 전자의 스핀에 의해 만들어지는 자기장은 작고, 자기장에 의한 정렬은 열 요동(Thermal fluctuation)에 의해 쌍극자 상호작용으로 인한 정렬 상태가 쉽게 흐트러지기 때문이다. 스핀들 사이에서의 더 강한 상호작용(힘)은 교환 상호작용이라는 양자 역학적인 효과에 의해 발생된다. 교환 상호작용에 의하면 두 입자의 스핀 방향이 평행한지 반대인지에 따라 고전적인 예측보다 훨씬 강하게 서로 잡아 당기거나 밀쳐내게 되는데, 짧은 거리에서 교환 상호작용은 쌍극자 상호작용보다 훨씬 강하다. 그 결과 강자성 물질에서 전자의 이웃한 스핀들은 같은 방향으로 정렬할 수 있는 것이다.
교환 상호작용은 파울리 배타 원리와 관련되어 있는데, 파울리 배타 원리에 따르면 스핀이 같은 전자는 동시에 같은 "위치"에 존재할 수 없다. 따라서 쌍을 이루지 않은 최외각 전자의 오비탈이 인접한 원자와 포개어지면, 공간에서 그 전하 분포는 전자들이 반대 방향의 스핀을 이루는 것보다 같은 방향의 스핀을 이룰 때 더 넓게 떨어지게 된다. 스핀이 같은 방향을 이룰 때 전자들의 정전기적인 에너지가 낮아지기 때문에 전자들의 스핀이 같은 방향일 때가 반대 방향일 때에 비해 더 안정하다. 간단히 말해서, 전자들이 평행한 스핀을 가질 경우 더 멀리 떨어지기 때문에 안정해지는 것이고 그래서 전자들의 스핀이 같은 방향으로 정렬하려고 하는 것이다. 여기서 발생하는 에너지 차이를 교환 에너지라고 한다.
자기적 교환 상호작용이 쌍극자 상호작용보다 훨씬 강한 물질을 일러 통칭 "자성 재료"라고 한다. 예를 들어 철의 교환 상호 작용은 쌍극자 상호작용에 비해 1000배 강하다. 그러므로 퀴리 온도 아래의 온도에서 거의 모든 강자성 물질 속의 쌍극자들은 정렬된 상태로 존재하게 된다. 교환 상호작용은 반강자성과 준강자성과 같은 다른 종류의 자발적 정렬의 원인이기도 하다. 물질의 화학적인 조성에 따라 자기 교환의 "다른" 메커니즘이 중요해지기도 한다. 이러한 메커니즘에는 직접 교환, RKKY 교환, 이중 교환, 초교환 같은 것들이 있는데, 강자성 혹은 반강자성 정렬에서는 여러 가지 요인에 따라 이런 메커니즘이 동시에 중요해지는 경우도 있다. 비결정성 금속
하지만 비결정질은 열에 약하다는 단점이 있다. 온도가 높아지면 급속 냉동에 의해서 순간적으로 동결된 비결정성 금속은 열에 의해서 다시 보통의 결정금속으로 되돌아가버린다. 일반적으로 400~500℃가 그 한계온도이다. 이 점을 극복하기 위해서는 가열해도 결정화되지 않는 합금조성(合金組成)을 찾아내는 일이 중요하며, 현재 700~800℃까지 안정된 합금도 나와 있다. 아모르퍼스 금속의 좋은 점은 녹은 상태에서 여러 가지 원소를 섞어 넣고 더구나 그 비율을 얼마든지 바꿀 수 있다는 점이다. 이런 여러 가지 장점을 지닌 비결정성 합금은 여러 가지 분야에서 널리 쓰일 것이며, 새로운 분야를 개척할 가능성이 있는 신소재이다. 결합 이성질체
결합 이성질체는 배위 화합물에서 같은 분자 조성을 가지고 있으나, 금속 이온과 리간드의 결합이 다른 이성질체를 말한다. 전자 배치
전자 배치(電子配置)는 원자물리학과 양자화학에서 원자, 분자 내부의 전자의 구성을 나타낸다. 다른 기본입자와 마찬가지로, 전자는 양자역학의 법칙에 종속되며, 입자와 파동의 성질을 모두 지닌다. 수식적으로, 특정한 전자의 양자상태는 시간과 공간의 복소함수인 파동함수에 의해 결정된다. 양자역학의 코펜하겐 해석에 따르면, 특정한 입자의 위치는 측정하는 행위가 일어날 때까지는 확실히 결정되지 않는다. 측정을 통해 해당 전자를 특정한 공간적 위치에서 발견할 확률은 해당 지점에서의 파동함수의 절대 값의 제곱에 비례한다. 이온
전해질은 이온을 통해 설명할 수 있는 물질인데, 이온의 정의없이는 설명할 수 없는 물질이기도하다. 전해질이 물에 녹으면 양이온과 음이온으로 나뉜다. 이 현상을 '이온화'라고 하고, 양이온과 음이온을 용해시키거나 용융시키지 않은 채로 섞어 놓으면, 이온들은 정전기적 인력으로 인해 고체로 뭉치게 되는데, 이를 이온 결합 화합물 (ionic compound)이라고 부른다. 배위화합물
배위화합물(coordination complex)은 착화합물이라고도 하며 비어있는 오비탈이 많은 중심 금속 이온에 리간드의 고립전자쌍이 배위결합을 통해 형성된다. 중심금속은 주로 원자번호 21번~ 30번의 전이금속이다. 리간드는 중성분자나 이온이 될 수 있다. 중심금속은 루이스 산, 리간드는 루이스 염기로 작용한다. 착화합물의 이온인 착이온(complex ion)은 금속 이온과는 또 다른 성질을 가지는 이온이다. 착이온의 형성상수는 10의 수 제곱 정도로 매우 크기 때문에 중심금속이 단독으로 이온상태로 이온으로 있기보다 착이온을 형성하여 안정해지려 한다. 페르미 준위
결정사이에 전자의 에너지 띠구조를 형성한다. 절대영도의 페르미 에너지는 금속의 경우에 전자를 바닥부터 채워서 그 수가 계의 전전자수가 된 것의 전자 에너지이지만, 반도체나 절연체의 경우에는 전도띠와 원자가띠 사이의 띠틈 속에 있다. 고립 전자쌍
고립 전자쌍(孤立電子雙, )은 비금속과 비금속간의 공유 결합을 하였을때, 두 원소가 전자를 공유 하지 않는 쌍을 말한다. 비공유 전자쌍(非共有電子對, )이라고도 부른다. 고립 전자쌍은 다른 원소와 공유되어 있는 공유 전자쌍 보다 강한 힘을 가져 공유 전자쌍을 밀어내게 된다. 그렇게 하여 H2O 등의 굽은형 화합물을 만들어 내게 된다. 이온화
이온화 과정의 예를 들어보면, 어느 중성원자가 원자(1개 혹은 몇 개의 가전자)를 방출해서, 다른 중성원자가 이것을 받아들이고, 전자의 이동이 일어난다. 전자를 받아들인 원자는 음전하로 대전(帶電)하여 음이온이 되고, 전자를 방출한 쪽은 양전하로 대전하여 양이온이 된다. 이 때, 두 개의 이온이 얻은 전하량은, 이동한 전자가 가진 전하량(전기소량의 정수배)과 같으며, 부호는 반대로 되기 때문에 합은 0이다. 화학식
화학식은 반드시 특정한 이성질체를 가리키는 것은 아니지만, 화합물에서 결합의 종류와 공간적 배치에 대한 정보를 제공한다. 예를 들어, 에탄은 단일결합으로 이어진 두 개의 탄소 원자를 가지고 있고, 각각의 탄소는 세 개의 수소 원자와 결합하고 있다. 에탄의 화학식은 CHCH로 표시할 수 있다. 에틸렌(에텐)은 두 탄소 원자가 이중결합으로 연결되어 있고, 이로 인하여 각각의 탄소는 두 개의 수소 원자와 결합되어 있다. 따라서 에틸렌의 화학식은 CHCH로 나타난다. 탄소의 최외각전자가 네 개이기 때문에 탄소 사이에 이중결합이 존재한다는 것은 확실해진다. 그러나 더 정확한 표기로는 HC=CH가 있고, 간혹 HC::CH로 나타내기도 한다. 두 개의 직선이나 두 쌍의 점은 두 원자 사이에 이중결합이 존재함을 뜻한다. 합금
합금(合金, )은 금속에 다른 금속 또는 원소를 합쳐서 얻는 금속 성질을 띤 물질을 말한다. 원래의 금속과는 다른 특성을 지닌다. 금속
철에 습기 있는 공기가 닿으면 부슬부슬한 녹으로 변한다. 녹은 철과는 그 성질이 아주 다르다. 그러나 이 녹은 철이 자연의 모습으로 돌아간 것에 지나지 않는다. 본래 철은 자연 상태로는 산화물의 형태로 존재하고 있다. 철의 원료는 적철광(FeO)이나 자철광(FeO)으로, 철이 산소와 결합된 것이다. 이것은 철의 경우에만 한하는 현상은 아니다. 다른 금속도 대부분은 산화물 또는 다른 원소와의 화합물로서 자연에 존재하고 있다. 그것이 지구를 둘러싸고 있는 지각 중의 암석이다. 지각의 암석을 형성하고 있는 원소는 산소와 규소가 그 70% 이상을 차지하고 있으며 금속 원소는 그렇게 많은 것은 아니다. 예를 들어 금속 원소가 어디나 균일한 비율로 지각 속에 분포되어 있다고 하면 암석 중의 금속 함유량은 매우 적은 것일 수 밖에 없다. 실제로 지각의 평균 화학조성을 중량의 백분율로 나타낸 클라크 수에 의하여 계산해 보면, 야구공 정도의 크기의 납 덩어리(부피 약 180cm, 무게 약 2㎏)를 얻기 위해서는 약 100t의 암석을 채집해야 한다는 결론이 나온다. 그만한 암석을 채집한다는 것은 운반비만으로도 엄청난 비용이 들게 된다. 다행히도 지각 중의 금속 원소는 어디나 균일하게 분포되어 있지는 않다. 지구가 형성되는 과정에서 금속 원소는 각각 농도 높은 광석으로 되어, 이른바 광상을 이루고 있는 것이다. 이 광상을 채굴함으로써 인간은 경제적으로 광석에서 금속을 얻을 수가 있는 것이다. 납을 예로 들면 지각 중의 평균 함유량은 0.002%에 지나지 않지만, 광석 중에는 약 5%의 납이 들어 있다. 입자물리학
입자 물리학 뿐 아니라 모든 물리 법칙은 복잡한 사실을 단순한 설명으로 묶는 작업이었다. 이런 맥락에서 물리학은 통일 이론의 추구라고 할 수 있다. 뉴턴 역학은 천체 물리학과 지표면의 낙하 운동의 통일 이론이고, 맥스웰의 전자기 이론은 전기와 자기를 통합한 이론이다. 또한 표준 모형은 전자기력과 약한 상호작용을 통합한 이론이므로 전약력의 이론이라고도 한다. 힘 (물리)
현대 입자물리학에서, 힘과 입자의 가속도는 게이지 보손의 운동량 운반 교환 작용을 통해 수학적으로 설명하고 있다. 양자장론과 일반 상대성 이론의 발달로 인해 힘에서 운동량 보존이 발생하는 현상을 두 이론을 통해 중복해서 설명하는 데 성공했다(상대성 이론의 사차원 운동량과 양자 전기역학에서 가상 입자의 운동량). 운동량 보존은 공간에서 직접적으로 균질하게 나타나는 현상이며(이를 대칭성이라고 함), 이로 인해 힘보다 더욱 근본적인 개념에 속한 것으로 간주한다. 따라서, 현재까지 알려진 기본 힘은 정확하게 기본 상호작용이라고 말한다. 입자 A가 가상의 입자 B를 방출(생성)하거나 흡수(소멸)할 때 운동량 보존은 B를 통해 A와 A' 사이 인력이나 척력을 주고받는 매개체로 활동한다. 이 설명은 기본 상호작용에서 발생하는 모든 힘에 적용된다. 정교한 수학적 설명을 예측하는 것은 상새히 하면 이러한 상호작용의 정확한 결과는 파인만 도형을 통해 개념적으로 상호작용을 간단히 설명할 수 있다. 파인만 도형에서 각각의 입자는 직선(세계선)으로 표현하며 일반적으로 이 도형에서 위로 가는 선(y축)이 시간의 흐름을 의미한다. 물질과 반물질 입자는 파인만 도형에서 진행하는 방향만 제외하고 같은 입자이다. 입자의 세계선은 상호작용 정점에서 교차하며, 파인만 도형에서 상호작용으로 인해 나타나는 힘은 입자의 세계선 방향에서 정점이 발생하는 순간과 연결되어 있다. 게이지 보손은 정점에서 물결 모양의 선으로 방출하는 모양을 그리며, 가상 입자의 교환일 경우 인접한 정점으로 흡수하는 모향으로 그려진다. 부식
부식(腐蝕)은 주위 환경과의 화학 반응으로 인하여 물질이 구성 원자로 분해되는 현상을 말한다. 일반적으로 이 낱말은 산소와 같은 산화체와 반응하여 금속이 전기화학적으로 산화되는 것을 가리킨다. 고용체 안에서 철 원자가 산화되어 철에 산화물이 생기는 것은 잘 알려진 전기화학적 부식의 한 예로, 이를 녹이 인다고 한다. 대한민국의 보통 사전들에서 부식은 대개 "금속이 주변의 화학 작용에 따라 변질되는 현상"으로 정의하지만 실제로 금속뿐만이 아닌 다른 물질과도 관련이 될 수 있다. 이를테면 세라믹이나 중합체도 부식을 일으킬 수 있다. 그러나 이러한 문맥에서는 감성(減成)이라는 용어가 흔히 쓰인다. 전자
전자 (電子, electron) 는 음(-)의 전하를 띠고 있는 기본 입자이다. 원자 내부에서 양성자와 중성자로 구성된 원자핵의 주위에 분포한다. 균형 분해
화학에서 균형 분해(homolysis 또는 homolytic fission)란 화합물이 분해될 때 화학 결합을 이루고 있는 전자가 양쪽 화합물로 하나씩 넘어가는 걸 의미한다. 한 화학종이 전자를 모두 갖는 건 불균형 분해(heterolysis)라고 한다. 이온 바람
이온 바람, 관상 바람 또는 전기 바람은 땅에 높은 전압 상대를 실시(예:포인트 나 블레이드 등)하는 일부 날카로운 도체의 끝에서 발생하는 코로나 방전에 링크된 정전기력이 유도한 공기 흐름을 설명한다. 이것은 날카로운 지점에서 도전성 전하가 생성하는 전계가 크고 부드러운 구형 도전성 쉘에있는 동일한 전하가 생성한 필드보다 더 강한 것을 의미한다. 이 전계 강도가 코로나 방전 개시 전압 (CIV)구배로 알려진 것을 초과할때, 팁에 대한 공기를 이온화하고 플라즈마의 작고 희미한 보라색 제트기는 전도성 팁에서 어둠 속에서 볼수있다. 기전력
전자에 운동에너지를 공급하여 회로에 전류를 계속 흐르게 유지시키는 능력을 말한다. 전위(electric potential)가 다른 2점간에서는 전위가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 전류를 이동시키려는 힘이 작용한다. 이러한 힘을 기전력이라 한다. 약어로 EMF 또는 emf로 나타낸다. 기전력은 힘이 아니고 단위 전하당 한 일의 양이다. 예를 들면, 기전력이 1.5V인 건전지는 이를 통과하는 1C의 전하에 1.5J의 일을 해 준다. 따라서 기전력의 단위는 전위와 같은 V(볼트)이다. 기전력은 발전기나 전지 등에 존재한다. 어떤 기준점에서 전기의 위치를 전위라 하고 상대적인 차이를 전위차라 한다. 질량분석기
이온화를 시킬 때 이용하는 전자의 에너지는 전자에 걸어준 전압의 크기로 정의 된다. 예를 들어서 70V의 크기로 전압을 걸면 70eVEI라고 한다. 이 정도의 에너지는 충분히 시료를 조각내고도 남을 에너지이다. 왜냐하면 70eV의 에너지 중 약 1400kJ/mol(15eV)정도로 분자에 전달되게 되는데, 보통 화학 결합 에너지는 290kJ/mole(3eV) 이기 때문이다. 또한 대부분의 유기물질은 10eV정도의 에너지로도 분해가 되니, 매우 큰 값이다. 이처럼 이온화를 할 때. 원래의 시료가 아닌 조각난 시료들이 질량분석기에 들어가기 때문에 스펙트럼에서도 역시 그 시료의 일부가 검출되게 된다. 이 때, 전자가 전압에 의해서 생긴 운동 에너지에 따라서 스펙트럼 결과가 조금씩 달라지게 된다. 그래서 시료가 어떤 구성으로 되어 있는지 알 수 있게 해준다. 화학 결합
화학 결합(化學結合)은 원자 또는 원자단의 집합체에서 그 구성 원자들 간에 작용하여, 이를 하나의 단위체로 간주할 수 있게 하는 힘 혹은 결합을 말한다.