Basic Science

화학을 공부하면서 항상 의문을 가지고 있었던 질문들 중에 가장 궁금했던 것은 예전에 과학자들은 어떻게 원소의 무게를 측정할 수 있었냐는 것이다. 눈에 보이지도~ 손에 잡히지도 않는 원소의 무게를 어떻게 원소마다 측정하고 원소 주기율표를 만들었는가? 인간의 상상력과 어떤 문제를 풀어나가는 기발한 발상~ 이러한 의문점을 어느 정도 가시적이고 현장감 있게 설명해주는 내용이 있어서 공유하고자 한다. 예를 들어보면 학교에서 우리가 배웠던 탄소 동위원소는 주기율표의 같은 위치에 있지만 질량이 다른 원소이다. 우리의 의문점은 여기서부터 출발하게 된다. 질량이 다른 탄소 동위원소가 있다는 것은 질량이 다른 탄소원소를 알았다는 것을 말한다. 눈에 보이지 않는 탄소 원소 하나의 질량을 어떻게 알 수 있었을까? 20세기 초..

◈ 산화물이란? 어떤 원소에 산소와 결합된 화합물을 산화물이라고 한다. 1. 산성 산화물(Acidic oxide) 정의 : 산성 산화물이란 물과 반응하여 산을 만들고 염기와 반응하여 염을 만드는 산화물을 말한다. 가) 물에 녹아서 산성이 되는 물질 ex) SO3 + H2O → H2SO4 나) 염기와 반응해서 물과 염이 생성 ex) CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O 염기 염 물 ※ 산성 산화물의 가장 큰 특징은 비금속과 산소가 결합된 비금속 산화물이다. SO3, CO2, NO2, P4O10, SO2 2. 염기성 산화물(Basic oxide) 정의 : 염기성 산화물이란 물과 반응하여 염을 만들고 염기와 반응하여 염을 만드는 산화물을 말한다. 가) 물에 녹아서 염기성이 되는 물질 ex) Na2O..

◈ 디실란(Disilane) 관용명 다이실란, 디실리콘에탄 (Disilicoethane), 디실리콘 헥사수소화물 (Disilicon hexahydride), 실리콘 수화물 (Silicon Hydride) 디실란(Si2H6)은 반도체 미세화 공정에 사용되는 가스로서, 박막 증착 시 저온에서 고속으로 균일한 막질을 형성하기 위한 용도로 사용된다. ◈ 디실란(Disilane) 물리화학적 특성 ◦ 공기 중에서 자연발화 ◦ 에탄과 같은 구조이며, 공기가 존재하지 않을 경우 100℃까지 안정, 200℃에서 각 성분으로 분리 ◦ 물과 서서히 반응하여 산화규소와 수소가 됨 ◦ 할로겐과 격렬하게 반응하며 모노실란과는 달리 사염화탄소, 클로로포름과도 격렬히 반응 ◈ 디실란(Disilane) 위험성 ◦ 공기 중에서 자연발화..

일산화탄소(CO) ▶ 일산화탄소 물리화학적 성질 ▶ 일산화탄소 용도 발생로가스·수성가스 등의 주성분이며, 공업적으로 연료·환원제로서 널리 사용된다. 예를 들면, Fe2O3＋3CO → 2Fe＋3CO2 와 같이 산화철이 환원되는데, 이와 같이 대부분의 금속산화물광석에 작용시켜 금속을 얻을 수 있다. 또 포스겐을 만들어, 이로부터 각종 화합물을 합성하는 것도 중요한 용도의 하나이다. 또한 적은 농도의 일산화탄소는 염증유발 신호 전달계를 억제하고 혈관을 이완시키며 세포손상 및 사멸을 보호하는 기능이 있다. 폐혈증, 적혈구 빈혈증, 고혈압, 암 등의 치료제로 개발 중에 있다. ▶ 일산화탄소 위험성 일산화탄소를 흡입하면 혈액 속에 있는 헤모글로빈과 결합하고(그 친화력은 산소의 200배이며 보다 안정된 화합물을 만든..

'화학물질 관리법'에 암모니아(NH3)는 '유독물질', '사고 대비 물질'로 지정되어 있고 '고압가스 안전관리법'에서도 암모니아(NH3)는 '독성가스', '가연성 가스'로 지정되어 있다. ◈ 암모니아의 용도 비료, 냉매, 금속표면처리, 조미료 제조, 의약품 등 ◈ 암모니아 사고 사고가 자주 발생하는 물질로 각별한 주의와 관리가 필요하다. ◈ 암모니아 특성 1. 물리화학적 특성 2. 급성독성 : 피부, 호흡기, 소화기 등에 심한 자극 - 액체를 마실 경우 입안과 목에 통증이 발생하고 위통과 구역질을 일으킨다. - 기체를 코로 흡입하면 후두경련, 후두염, 기관지염, 고농도에 노출되면 폐부종이 발생하여 질식사할 수 있다. - 액체에 접촉 시 동상. 눈에 자극, 화상을 일으킬 수 있는 독성 물질이다. 농축된 암..

1. 산화망간 + 진한 염산 + 가열 MnO2는 주로 촉매로 사용된다. 자신은 반응하지 않고 다른 물질의 반응속도를 빠르게 해주는 역할을 한다. 하지만 위의 반응식에서 MnO2에서 Mn은 +4가이지만 MnCl2에서는 -2가로 변한다. 산화수가 낮아지게 된다. 산화수가 낮아진다는 것은 자신은 환원하고 있다는 것이다. 즉 MnO2는 산화제 역할을 하고 있다. 염소 기체가 공기보다 무겁기 때문에 하방치환으로 염소를 포집한다. 2. 산화망간 + 염화나트륨 + 진한 황산 + 가열 3. 차아염소산칼슘(표백제) + 염산 + 가열 4. 염화나트륨 수용액의 전기분해

리튬은 주기율표의 1족에 위치해 있다. 금속 중에서 원자량과 밀도가 가장 작다. (리튬 밀도 = 0.534 g/㎤) 4℃ 물의 밀도가 0.999973g/㎤ 이니깐 거의 물의 ½에 가깝다. 리튬은 광택이 나며 칼로 자를 수 있다. 리튬은 공기 중에서 빠르게 산화한다. 실온의 공기 중에 있는 질소와 반응할 수 있는 유일한 금속이다. 6Li + N2 → 2Li3N 그래서 리튬은 석유에 담가서 보관한다. 밀도가 낮은 리튬은 기름표면에 둥둥 뜬다. 그래서 끈끈한 바셀린 또는 아르곤 따위의 비활성 기체 속에 보관하기도 한다. 1. 물과 반응하면 수소와 수산화 리튬을 내놓으며 안정화된다. 2Li + 2H2O → 2LiOH + H2 물에 넣은 리튬에 불을 붙이면 수소에 불이 붙어 리튬 이온에 의해 붉은빛을 낸다. 리튬..

물질의 고체, 액체, 기체 상태를 결정짓는 것은 온도와 압력의 조건에 따라 결정된다. (※ 설명을 위해 기울기의 정도 차이가 있음을 알려 드림.) 물은 P1에서 P2로 압력을 낮추면 물의 끓는점이 낮아진다. (EX. 산에서 밥이 설익는다.) 하지만 특이하게도 녹는점은 높아진다. 반대로 P2에서 P1으로 압력을 높이면 물의 끓는점이높아지고 (EX. 압력밥솥) 녹는점은 낮아진다.(EX. 철사로 얼음 자르기) 일반적인 물질은 P1에서 P2로 압력을 낮추면 끓는점이 낮아진다. 물과 다르게 녹는점도 낮아진다. 반대로 P2에서 P1으로 압력을 높이면 끓는점이 높아지고 녹는점도 높아진다. ◈ 두 그래프의 차이점은? 융해곡선의 기울기만 차이가 있고 증기압곡선과 승화 곡선은 같은 패턴이다. ◈ 물의 융해곡선 특징 때문에..

◎ 결정형 고체 : 입자와 입자 사이의 배열이 규칙적이다. 녹는점이 일정하다. 이온결정(NaCl), 금속결정(Cu), 원자결정(흑연), 분자결정(CO2, H2O) ◎ 비결정형 고체 : 입자와 입자 사이의 배열이 불규칙적이다. 녹는점이 일정하지 않다. 유리, 엿, 아교, 플라스틱

물은 우주에서 가장 이상한 물질이다. 우리 주변에 흔하게 접하고 있는 물은 과연 어떤 물질일까? 다른 물질과 확연히 다른 특징이 하나 있다. 세상의 모든 액체는 고체가 되면 부피가 작아지고 그 액체에 담갔을 때 가라앉는다. 예를 들자면 액체 상태 벤젠을 고체 상태가 되면 부피가 줄어들고 벤젠 액체 속에 고체 벤젠을 넣으면 가라앉는다. 하지만 우리는 물이 얼음이 되면 어떻게 되는지 너무나 잘 알고 있다. 물은 얼음이 되면 부피가 늘어나고 물에 넣으면 물에 뜬다. 우리가 당연하다고 알고 있는 것이 당연한 것이 아니다. 물의 이러한 이상한 특징은 왜 생기는 것일까? 지금부터 물의 분자구조부터 알아보자. 수소와 산소는 비금속이다. 비금속끼리 결합은 공유결합을 하게 된다. 전자 점식으로 물분자 구조를 알아본다. ..

물을 가열하면 100℃에서 끓게 된다. 우리가 알고 있는 상식이다. 그런데 과학에서 액체가 끓는다는 것은 무엇일까? 물이 10℃에서 끓을 수 있을까? 만일 끓는다면 그 이유는 무엇인지 알아보자. 물을 가열하면 물분자가 에너지를 흡수하여 기체가 되려고 활발한 운동을 하게 된다. 이것을 증기압력이라 한다. 여기에서 외부 압력은 대기압과 같다. 증기압력 = 외부압력 증기압력이 외부 압력과 같아지면 액체 내부에서 기포가 발생한다. 이것이 끓음이다. 이때 온도를 끓는점이라고 한다.. 물의 증기압력과 온도 그래프이다. 물은 온도가 100℃에서 증기압이 1 기압(760mmHg)이다. 물은 100℃에서 1 기압으로 증기압력과 대기 압력이 같기 때문에 물이 끓게 된다. 이것을 기준 끓는점이라고 한다. 그렇다면 그래프상에..

◈ 증발과 응결 정의 - 증발 : 액체의 표면에서 분자 간 인력을 끊을 수 있는 입자가 분자 간 인력을 끊고 기화하는 현상 - 응결 : 기체상태의 분자가 직선 운동 중에 액체로 향해 액체로 엉기는 것을 말한다. 액체 분자는 액체 속에서 모든 방향으로 분자 간 인력이 작용한다. 하지만 액체 표면에 있는 분자는 액체 방향으로만 분자간 인력이 작용한다. 어쩌다가 액체 방향이 아닌 곳으로 분자 간 인력을 끊고 떨어져 나갈 수 있다. 이것을 증발이라한다. 증발된 액체는 기체 상태가 된다. 기체 상태의 분자는 직선운동을 하는데 액체 방향으로 직선운동을 하다가 액체와 만나 분자 간 인력으로 액체와 엉기게 되는데 이것을 응결이라 한다. 액체에서 증발과 응결은 동시에 일어난다. 입구를 뚜껑으로 막으면? 증발과 응결이 동..

산화와 환원 반응은 화학반응에서 동시에 일어나는 현상이다. 본론으로 들어가기 전에 몇 가지 꼭 숙지할 내용이 있다. *금속은 전자를 잘 잃는다. 즉, 양이온으로 바뀐다. 반면에 비금속은 전자를 잘 얻는다. 즉, 음이온으로 바뀐다. 우리가 흔히 반응성이 크다는 말을 하는데 이것은 양이온이 잘 된다는 말이다. 칼칼나마 알아철니 주납수구 수은백금 K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au

▣ 에너지 준위 n=2에서 n=1 영역으로 떨어질 때가 가장 큰 에너지를 방출한다. 에너지 방출할 때 빛을 발산한다. 무한대에서 n=2로 떨어지는 것보다 3배 크다. n=1 영역으로 떨어질때 나오는 빛은 자외선 영역의 빛이 나온다. 이것을 발견한 사람이 라이먼이다. 그래서 이것을 라이먼 계열이라고 한다. n=2 영역으로 떨어질 때 나오는 빛은 가시광선 영역의 빛이 나온다. 이것을 발견한 사람은 발머이다. 그래서 이것을 발머 계열이라고 한다. n=3 영역으로 떨어질 때 나오는 빛은 적외선 영역의 빛이 나온다. 이것을 발견한 사람은 파센이다. 그래서 이것을 파센 계열이라고 한다. n=∞ 는 전자가 떨어져 나가 이온 상태가 된다. ▣ 스펙트럼 에너지 준위를 스펙트럼으로 표현

◆ 보어의 원자 모형 원자의 구조를 마치 태양계처럼 양전하를 띤 조그만 원자핵 주위를 전자들이 원형 궤도를 따라 돌고 있는 것으로 묘사하는 원자 모형이다. 수소원자의 선 스펙스럼은 보어의 모형을 증명한다. 스펙트럼의 종류와 에너지 관계를 살표보고 선 스펙트럼이 왜 보어의 전자 모형을 증명하는지 알아본다. 그전에 보어의 전자 모형에서 전자의 궤도와 에너지 관계부터 알아본다. 전자가 바깥 껍질로 갈수록 에너지가 높다. 이 세상 모든 물질은 에너지를 작게 가지려고 한다. 수소는 전자를 하나 가진다. 수소원자를 가만히 놔두면 전자는 K껍질에 존재하려 한다. K껍질속이 가장 에너지가 작은 안정한 상태이기 때문이다. 이것을 바닥상태라고 한다. K껍질에서 에너지를 흡수하면 L껍질로 전자가 이동한다. 이것을 들뜬상태라..

뉴질랜드 출신인 영국의 물리학자 러더퍼드는 α입자(방사능에 의하여 생기는 헬륨 원자핵)를 사용하여 실험적으로 원자의 구조를 결정해 보려고 하였다. 매우 얇게 핀 금박을 중심에 두고 그 주위를 형광이 칠해져 있는 판으로 둘러싸고, 그 금박에 알파 입자를 쏜다. 이때 이 알파 입자는 He2+입자인데, 헬륨 중성 원자에서 전자 2개를 뺀 헬륨을 금박에 쏜다. 그러면 헬륨 빛이 금박에 맞는데 거의 대부분은 그냥 지나가지만 극히 일부가 휘거나 튕겨져 나온다. 그 이유는 원자핵과 전자 사이의 거리는 아주 멀기 때문이다. 축구장을 원자, 완두콩을 핵이라면 축구장 가장자리에 전자가 있다고 보면 된다. 알파 입자가 통과하는 금박을 확대해보면 위의 그림과 같이 설명할 수 있다. 알파 입자가 빈 공간을 통과하는 것과 핵을 ..

조지프 존 톰슨 경(영어: Sir Joseph John Thomson, OM, FRS, 1856년 12월 18일~1940년 8월 30일)은 영국의 물리학자이며, 전자와 동위원소를 발견하였고 질량 분석계를 발명하였다. 그는 기체에 의한 전기 전도에 관한 실험적 연구, 전자를 발견한 것으로 1906년 노벨 물리학상을 수상하였다. 톰슨은 음극선의 성질과 정체를 밝혀내고 음극선을 구성하는 입자의 질량과 전하량을 측정하는 '기체 전기 전도율에 대한 이론적, 실험적 연구'를 통해 전자의 존재를 규명했고 1906년 노벨 물리학상을 수상하였다. 전기선은 떨어져 있으면 전기가 흐르지 않는다. 하지만 두 선이 아주 가까워지면 떨어져 있지만 푸른빛을 내며 전기가 흐른다. 두 선이 멀리 떨어지면 다시 전기가 흐르지 않는다. ..

◆ 원자론의 발전 -아리스토텔레스는 물질을 계속 쪼개면 나중에는 없어진다고 생각했다. (연속설) -기원전 460년경 고대 그리스 데모크리토스는 물질을 계속 쪼개면 더 이상 쪼갤 수 없는 입자에 도달한다고 생각했다. 물과 에탄올을 섞으면 크기가 큰 입자 사이의 빈 공간으로 작은 입자가 끼어들어가 전체 부피가 감소하는 실험으로 입자설의 증거로 설명했다. -존 돌턴(John Dalton, 1766~1844)의 원자설 물질을 계속 쪼개면 더 이상 쪼갤 수 없는 입자인 원자에 도달한다고 생각했다. 더 나아가 원자는 새로 생기거나 없어지지 않고 다른 원자로 변하지 않는다고 주장했다. 돌턴의 원자설은 현대적인 원자 개념을 확립하는 계기가 되었다. 1. 모든 물질은 더 이상 나눌 수 없는 가장 작은 입자인 원자로 이루..

몰농도 M을 만들어보자. 실험실에서 몰농도를 만들어야 하는 경우가 많다. 만들어진 용액의 농도를 우리는 알고 있기 때문에 이것을 표준용액이라고 부른다. 표준용액의 사전적 의미는 다음과 같다. 표준용액(standard solution)이란? 이미 알고 있는 산 또는 염기의 수용액을 사용하여 농도를 모르는 염기 또는 산 수용액의 농도를 알아내는 실험적 방법을 중화 적정이라 한다. 이러한 산-염기 중화 적정 실험에서 농도를 이미 알고 있는 용액을 표준 용액이라고 한다. 농도를 모르는 염기 수용액의 농도를 알아내기 위해서는 표준 용액으로 산 수용액을 사용하고, 농도를 모르는 산 수용액의 농도를 알아내기 위해서는 표준 용액으로 염기 수용액을 사용한다. 더 간단하고 쉽게 말하자면 '어떤 농도로 어떤 용액을 만드는 ..

혹시 탄화수소 기초지식이 없으신 분은 다음의 기초 개념을 보시고 오세요. https://8miracles.tistory.com/26 [탄화수소] 기초 개념과 분류 / 분류별 구조식 탄화수소란? 탄화수소는 오로지 C와 H로만 이루어진 물질을 말한다. 비금속 원소로 이루어진 공유결합 물질이며 무극성 분자이다. 주의) 탄소화합물과 탄화수소의 차이는? 탄소화합물 > 탄화수 8miracles.tistory.com 탄화수소를 다음과 같이 한눈에 딱 들어오도록 분류해봤습니다. 분류에서 포화 탄화수소와 불포화 탄화수소로 나눌 수 있는데요. 이 둘의 가장 큰 차이점은 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있느냐입니다. 이중결합과 삼중결합이 포함된 탄화수소를 불포화 탄화수소라고 합니다. 다시 쉽게 설명하자면~ 포화라는 것은 수..

탄화수소란? 탄화수소는 오로지 C와 H로만 이루어진 물질을 말한다. 비금속 원소로 이루어진 공유결합 물질이며 무극성 분자이다. 주의) 탄소화합물과 탄화수소의 차이는? 탄소화합물 > 탄화수소 탄소화합물은 유기화학분야로 큰 개념이다. 탄화수소는 탄소화합물 속에 포함된다. 즉, C, H + 기타 원소로 구성된 것을 탄소화합물이다. (예) CH3OH, HCHO 등 우리 주변에 탄소화합물이 많다. 우리 몸, 플라스틱, 고무, 식품 등 다양하다. 사슬 모양 탄화수소 고리 모양 탄화수소 포화 탄화수소 불포화 탄화수소 지방족 탄화수소 방향족 탄화수소 탄화수소는 탄소와 수소의 공유결합으로 이루어진다. 공유결합을 몰라도 기초적인 구조식을 배워보고 탄화수소의 구조식을 알아본다. ◆ 탄소의 최외각 전자 수는4개이다. 즉, 홀..