단원자 분자

단원자 분자 (單原子分子, Monoatomic molecule)는 단 하나의 원자로만 구성된 분자를 의미한다. 이는 일반적인 분자가 두 개 이상의 원자로 이루어진 것과 대조된다. 흔히 단원자 분자는 '단원자 기체'라고도 불리며, 주로 18족의 비활성 기체 (헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈, 오가네손)들이 이에 해당한다.

특징

• 화학적 안정성: 단원자 분자는 이미 원자가 껍질에 최대로 많은 전자를 가지고 있어, 다른 원자와 공유 결합을 형성하려는 경향이 매우 낮다. 따라서 극히 안정적인 상태를 유지하며, 화학 반응성이 거의 없다.
• 낮은 끓는점 및 녹는점: 원자 간 인력이 매우 약하기 때문에 끓는점과 녹는점이 매우 낮다. 끓는점은 원자량에 비례하여 증가하는 경향을 보인다.
• 이상 기체에 가까운 성질: 분자 간 인력이 무시할 만큼 작기 때문에 이상 기체 법칙을 잘 따르는 경향이 있다.
• 자유도: 단원자 분자는 병진 운동의 자유도만 가지고 있으며, 회전 및 진동 운동의 자유도는 무시할 수 있다. 이는 기체의 열용량과 같은 열역학적 성질에 영향을 미친다.

활용

• 조명: 아르곤, 네온 등의 비활성 기체는 방전관에 사용되어 다양한 색상의 빛을 내는 데 활용된다.
• 냉각재: 헬륨은 끓는점이 매우 낮아 극저온 냉각에 사용된다.
• 반도체 산업: 반도체 제조 공정에서 보호 기체, 플라즈마 에칭 등에 활용된다.
• 용접: 아르곤은 불활성 분위기를 제공하여 금속 용접 시 산화 방지 역할을 한다.
• 기타: 분석 화학, 의료, 과학 연구 등 다양한 분야에서 활용된다.