원자성
1. 개요
원자성은 분자를 구성하는 원자의 개수를 의미한다. 원자성은 단원자 분자, 이원자 분자, 삼원자 분자, 다원자 분자로 분류되며, 동일한 원소의 동소체에 따라 달라질 수 있다. 비활성 기체는 단원자 분자이며, 할로젠은 일반적으로 이원자 분자이다. 원자성은 분자량을 원자량으로 나누어 계산할 수 있으며, 주기율표의 원소별 원자성 값을 통해 확인할 수 있다.
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일관성 모델 -
캐시 일관성
캐시 일관성은 다중 프로세서 시스템에서 공유 메모리 데이터의 일관성을 유지하기 위해 읽기 및 쓰기 동작을 정의하며, 스누핑, 디렉터리 기반 방식 등의 메커니즘과 다양한 모델 및 프로토콜이 사용된다. -
일관성 모델 -
궁극적 일관성
궁극적 일관성은 분산 데이터 시스템에서 여러 복제본 간의 일관성을 유지하기 위한 개념으로, 충돌 해결과 강력한 최종 일관성을 포함하며, 충돌 해결은 데이터 버전 교환과 최종 상태 선택으로 구성되고, 강력한 최종 일관성은 동일한 업데이트 집합을 받은 노드들이 동일한 상태가 되도록 보장한다. -
동시성 제어 -
세마포어
세마포어는 데이크스트라가 고안한 정수 변수로, P/V 연산을 통해 자원 접근을 제어하고 동기화 문제를 해결하며, 계수 세마포어와 이진 세마포어로 나뉘어 멀티스레드 환경에서 자원 관리 및 스레드 동기화에 기여한다. -
동시성 제어 -
모니터 (동기화)
모니터는 공유 자원 접근을 제어하여 프로세스 간 동기화를 구현하는 프로그래밍 구조로, 뮤텍스 락, 조건 변수 등으로 구성되어 경쟁 상태를 방지하며 여러 프로그래밍 언어에서 지원된다. -
트랜잭션 처리 -
2단계 커밋 프로토콜
2단계 커밋 프로토콜은 분산 컴퓨팅 환경에서 트랜잭션의 원자성을 보장하는 분산 알고리즘으로, 조정자와 참가자로 구성되어 모든 참가자가 트랜잭션을 완료하거나 아무도 완료하지 못하도록 하며, 커밋 요청 및 커밋 단계를 거쳐 모든 참가자의 동의를 얻어야 커밋된다. -
트랜잭션 처리 -
온라인 트랜잭션 처리
온라인 트랜잭션 처리(OLTP)는 실시간 데이터베이스 트랜잭션 처리 방식으로, 가용성, 속도, 동시성, 내구성을 목표로 은행, 항공사, 전자 상거래 등에서 활용된다.
2. 원자성의 분류
원자성에 따라 분자는 다음과 같이 분류할 수 있다.
* 단원자 분자: 한 개의 원자로 구성된다. 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr) 등이 이에 해당한다.
* 이원자 분자: 두 개의 원자로 구성된다. 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2), 플루오린(F2), 염소(Cl2) 등이 이에 해당한다.
* 삼원자 분자: 세 개의 원자로 구성된다. 오존(O3)이 대표적인 예이다.
* 사원자 분자, 오원자 분자, 육원자 분자, 칠원자 분자, 팔원자 분자: 각각 4개, 5개, 6개, 7개, 8개의 원자로 구성된 분자를 의미한다.
원자성은 동일한 원소의 서로 다른 동소체에서 달라질 수 있다.
금속이나 탄소와 같이 일부 화학 원소는 수많은 원자들이 불확정적으로 화학 결합을 이루고 있어 정확한 원자성을 결정하기 어렵다. 이들은 일반적으로 원자성을 2로 지정한다.
단원자 분자의 원자성은 분자량을 원자량으로 나누어 계산할 수 있다. 예를 들어, 산소의 분자량은 31.999이고 원자량은 15.879이므로, 원자성은 약 2이다(31.999/15.879 ≈ 2).
2.2. 이원자 분자
이원자 분자는 두 개의 원자로 구성된 분자이다. 예시로는 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2), 플루오린(F2), 염소(Cl2) 등이 있다. 할로젠은 일반적으로 이원자 분자이다.
2.3. 삼원자 분자
세 개의 원자로 구성된 분자를 삼원자 분자라고 하며, 오존(O3)이 대표적인 예이다.
2.4. 다원자 분자
4개 이상의 원자로 구성된 분자를 통칭한다. 사원자 분자(네 개의 원자로 구성), 오원자 분자(다섯 개의 원자로 구성), 육원자 분자(여섯 개의 원자로 구성), 칠원자 분자(일곱 개의 원자로 구성), 팔원자 분자(여덟 개의 원자 포함) 등이 있다.
3. 원자성과 화학 결합
원자성은 분자를 구성하는 원자 간의 화학 결합 방식에 따라 달라진다. 분자는 원자 수에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.
* 단원자 분자: 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr) 등과 같이 한 개의 원자로 구성된다. 모든 비활성 기체는 단원자 분자이다.
* 이원자 분자: 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2), 플루오린(F2), 염소(Cl2) 등과 같이 두 개의 원자로 구성된다. 할로젠은 일반적으로 이원자 분자이다.
* 삼원자 분자: 오존(O3)과 같이 세 개의 원자로 구성된다.
* 사원자 분자, 오원자 분자, 육원자 분자, 칠원자 분자, 팔원자 분자 등도 존재한다.
원자성은 동일한 원소의 서로 다른 동소체에서 달라질 수 있다.
금속과 탄소와 같은 일부 다른 화학 원소는 큰 수의 불확정적인 원자들이 서로 화학 결합되어 있기 때문에 정확한 원자성을 결정할 수 없다. 이들은 일반적으로 원자성을 2로 지정한다.
단원자 분자의 원자성은 분자량을 원자량으로 나누어 계산할 수 있다. 예를 들어, 산소의 분자량은 31.999이고, 원자량은 15.879이므로, 원자성은 약 2이다.
원자성은 일반적인 변화가 없으며, 특정 원소의 분자를 형성하기 위해 원자가 자기 자신과 맺는 결합의 유형에 따라 달라진다. 주기율표의 처음 30개 원소에 대한 가장 일반적인 원자성 값은 다음과 같다.
| 원자 번호 | 원소 | 원자성 |
|---|---|---|
| 1 | 수소 (H) | 2 |
| 2 | 헬륨 (He) | 1 |
| 3 | 리튬 (Li) | 1 |
| 4 | 베릴륨 (Be) | 1 |
| 5 | 붕소 (B) | 1 |
| 6 | 탄소 (C) | 1 |
| 7 | 질소 (N) | 2 |
| 8 | 산소 (O) | 2 |
| 9 | 플루오린 (F) | 2 |
| 10 | 네온 (Ne) | 1 |
| 11 | 나트륨 (Na) | 1 |
| 12 | 마그네슘 (Mg) | 1 |
| 13 | 알루미늄 (Al) | 1 |
| 14 | 규소 (Si) | 1 |
| 15 | 인 (P) | 4 |
| 16 | 황 (S) | 8 |
| 17 | 염소 (Cl) | 2 |
| 18 | 아르곤 (Ar) | 1 |
| 19 | 칼륨 (K) | 1 |
| 20 | 칼슘 (Ca) | 1 |
| 21 | 스칸듐 (Sc) | 1 |
| 22 | 티타늄 (Ti) | 1 |
| 23 | 바나듐 (V) | 1 |
| 24 | 크롬 (Cr) | 1 |
| 25 | 망가니즈 (Mn) | 1 |
| 26 | 철 (Fe) | 1 |
| 27 | 코발트 (Co) | 1 |
| 28 | 니켈 (Ni) | 1 |
| 29 | 구리 (Cu) | 1 |
| 30 | 아연 (Zn) | 1 |
3.1. 공유 결합
비금속 원자들은 전자를 공유하며 공유 결합을 형성한다. 이 경우, 비교적 명확한 원자성을 갖는 분자를 형성한다.
4. 주기율표와 원자성
원자성은 일정하게 정해진 규칙은 없다. 원자성은 특정 원소가 분자를 형성하기 위해 자기 자신과 맺는 결합 유형에 따라 달라진다. 주기율표의 처음 30개 원소 중 일부의 일반적인 원자성 값은 다음과 같다.
주기율표의 처음 30개 원소 중 1족, 2족, 13족-18족 원소의 일반적인 원자성은 하위 섹션에서 확인할 수 있다.
4.1. 1족, 2족, 13족-16족 원소
주기율표의 처음 30개 원소 중 1족, 2족, 13족-16족 원소들의 일반적인 원자성은 다음과 같다.
대부분의 원소는 단원자 분자 형태를 띠지만, 수소, 질소, 산소, 플루오린, 염소는 이원자 분자 형태를 띠고, 인은 4원자 분자, 황은 8원자 분자 형태를 띤다.