Basic Science

농도란? "용액의 진한 정도"로 간단하게 정의할 수 있습니다. 그렇다면 용액이란 무엇인가? 용매 + 용질 → 용액 용해 용매는 녹이는 물질로 간단한 예로 "물"을 생각하시면 됩니다. 용질은 녹는 물질로 간단한 예로 "소금"을 생각하시면 됩니다. 용액은 용매와 용질이 용해라는 과정을 거쳐 서로 합쳐진 상태를 말합니다. 1. 퍼센트 농도는 실생활에서는 주로 많이 사용되고 있지만 화학에서는 잘 사용하지 않습니다. 예시) 물 100g, 소금 20g 용해하면 2. 몰농도는 화학에서 주로 사용합니다. 화학에서는 몰농도를 주로 사용한다고 했는데요 그렇다면 왜 주로 몰농도를 사용할까요? A + 2B → C 라는 화학반응식이 있다면 여기에서 우리는 계수비를 알 수가 있습니다. 계수비 : 반응하는 분자수비(몰수비)로 위의..

본론으로 들어가기 전에 기초적인 식과 그래프의 관계를 살펴보자. 1. 위의 식에서 A와 B의 관계를 그래프로 나타내면 아래의 그래프가 된다. A와 B의 관계를 보려면 나머지 C, D, E, F는 상수 취급한다. AB = k AB는 일정한 값을 가진다. 즉, A와 B는 반비례 관계이다. B의 어떤 값을 넣더라도 그래프 위의 값은 AB가 일정한 값을 가진다. 다음과 같이 크기가 모두 같다. 2. 위의 식에서 A와 E의 관계를 그래프로 나타내면 아래의 그래프가 된다. A와 E의 관계를 보려면 나머지 B, C, D, F는 상수 취급한다. A = kE A와 E는 비례관계이다. 3. 위의 식에서 A와 E의 관계를 그래프로 나타내면 아래의 그래프가 된다. AB와 B의 관계를 보려면 나머지 C, D, E, F는 상수 ..

실험실에서 실제 실험으로 채취한 어떤 기체의 분자량을 이상 기체 상태 방정식으로 알아내 보자. 이상 기체 상태 방정식 PV = nRT 기체에서는 원자가 아닌 모두 분자를 다룬다. 즉, 여기에서 n(몰수)은 분자수를 의미한다. 여기에서 n을 이상 기체 상태 방정식 n에 대입해본다. 여기에서 분자량 M으로 다시 정리해보면 이상 기체 상태 방정식에서 기체 상수 R 값 0.082를 사용하려면 P, V, T 단위를 기체 상수 단위와 맞춰야 한다. 즉, 압력은 atm, 부피는 L, 온도는 절대온도 T를 사용해야만 한다. 부탄가스 분자량 알아내기 ▽기체 모으는 방법 더보기 1. 수상 치환 가장 많이 사용하는 방법으로 눈금 메스실린더에 물을 가득 채워 기포가 안 들어가게 뒤집어서 물속에 담근다. 그림과 같이 기체가 나..

부피, 온도가 일정할 때 PV = nRT 압력과 분자수는 비례관계로 분자수가 2배 증가하면 압력도 2배 증가하게 된다. 여기에서 중요한 것은 분자수에 있다. 분자수는 종류에 무관하다. 같은 크기의 용기에 분자수가 6개(온도는 같다.) 들어가 있는데 각기 다른 분자가 들어 있지만 같은 압력이 된다. 다음 그림은 분자의 종류에 관계없이 분자수가 3개가 되면 압력이 6 기압이 되고 분자수가 2개일 때는 4 기압이 되며 1개일 때 2 기압이 된다. 다음 그림은 다른 분자가 혼합되었을 때도 분자의 종류와 관계없이 분자수가 6개 임으로 12 기압이 된다. “돌턴의 부분 압력 법칙”이란? "혼합기체에서 전체 압력은 각 기체의 부분 압력의 합이다." (혼합기체는 두 종류 이상의 기체가 섞여 있는 기체를 말한다.) 여기..

기체 확산속도에 영향을 주는 요인은 온도와 질량(분자량)이며 이것에 의해 변화한다. 1. 확산속도와 온도와의 관계(질량 일정) 같은 기체로 실험 >> 온도가 올라가면 평균 운동에너지가 올라가고 질량은 일정하기 때문에 평균 운동속도가 올라가게 된다.. 이러한 결과로 확산속도가 증가하게 된다. 예) 여름에 냄새가 심한 이유가 온도 때문이다. 2. 확산속도와 질량과의 관계(온도 일정) 서로 다른 기체로 실험 위의 A, B의 식에서 절대온도 T는 같다. K는 상수값으로 결국 A, B 두 기체의 평균 운동에너지는 같다. 결론은 이 세상 모든 기체는 절대온도가 같으면 평균 운동에너지가 같다는 말이다. 그래서 다음과 같은 등식이 성립하게 된다. 이 식을 다시 정리하면 V는 평균 운동속도인데 확산속도로 봐도 무관하다...

>> 보일의 법칙 “기체의 부피는 압력에 반비례” >> 샤를의 법칙 “기체의 부피는 절대온도에 비례” >> 아보가드로 법칙 위의 모든 법칙을 합쳐보면 다음과 같습니다. 위의 식에서 양변에 P를 곱하고 비례 부호를 등호로 바꾸기 위해 비례 상수 k를 붙이면 아래의 식이 성립됩니다. P * V = k * T * n 위의 식에서 비례상수 k는 아주 유명한 비례 상수입니다. 그래서 특별히 R이라는 이니셜을 부여해서 기체 상수라고 명명합니다. PV = nRT 위의 식을 이상 기체 상태 방정식이라고 부릅니다. P : 압력 V : 부피 n : 분자수(몰수) R : 기체상수 T : 절대온도 여기에서 기체 상수 R은 아주 특별한 비례 상수라고 했는데요. 상수값을 직접 구해보겠습니다. R=PV/nT 가 되는데요. 여기에서..

모든 기체는 같은 온도, 같은 압력, 같은 부피 = 같은 분자수 특별히 0℃, 1 atm, 22.4L에서 분자수는 1 mol이 된다. 모든 기체 문제는 4개의 변수로 다 풀 수 있다. (온도, 압력, 부피, 분자수) 하지만 과학에서는 2개의 조건으로 주로 다룬다. 기체에서는 4개의 변수로 다루어야 하는데 4개 모두 동시에 다루는 것은 불가능하다. 그래서 주어지는 조건이 중요하다. 즉, 4개의 변수 중에 일정한 값을 가지는 것이 있다. 일반적으로는 4개 중에 2개를 상수 취급하는 경우가 많다. 결론적으로 기체를 다룰때는 조건이 가장 중요하다. >> 아보가드로 법칙 응용 1. 온도와 압력이 같다면 (= 상수로 잡으면) 부피와 분자수는 비례관계가 성립한다. 2. 온도와 부피가 같다면 압력과 분자수는 비례한다.

보일-샤를의 법칙은 말 그대로 보일의 법칙과 샤를의 법칙을 합친 것이다. >> 보일의 법칙 https://8miracles.tistory.com/15 보일의 법칙(부피와 압력의 관계) '보일의 법칙'은 기체의 부피와 압력에 관련된 법칙이다.(온도는 일정) 보일의 법칙 “기체의 부피는 압력에 반비례” 위에서 누르는 힘과 아래에서 올리는 힘이 같아지면 멈추는데 8miracles.tistory.com >> 샤를의 법칙 https://8miracles.tistory.com/16 샤를의 법칙 (부피와 온도의 관계) 샤를의 법칙(부피와 온도의 관계)- 압력 일정 결론 : 모든 기체는 온도가 1℃ 상승하면 0℃ 부피의 1/273씩 증가 위의 실험 결과를 섭씨온도 t와 부피 V와의 관계로 그래프를 그 8miracles..

샤를의 법칙(부피와 온도의 관계)- 압력 일정 결론 : 모든 기체는 온도가 1℃ 상승하면 0℃ 부피의 1/273씩 증가 위의 실험 결과를 섭씨온도 t와 부피 V와의 관계로 그래프를 그려보면 1차 함수 관계의 그래프가 그려진다. 위의 1차 함수 그래프에서 기울기가 100/273 이 되는데 이때 V0는 0℃에서 부피를 뜻한다. 0℃에서 부피는 100 이므로 100 = V0 로 표현할 수 있다. “모든 기체는 온도가 1℃ 상승하면 0℃ 부피의 1/273씩 증가” 한다는 말을 수식으로 표현된 것이다. 위의 수식은 부피와 섭씨온도와의 관계식이다. (화학식에서는 섭씨온도를 사용하지 않는다.) 관계식을 더 깔끔하게 정리할 필요가 있다. 섭씨온도를 절대온도로 환산해서 다시 정리해본다. T(K) = t(℃) + 273 ..

'보일의 법칙'은 기체의 부피와 압력에 관련된 법칙이다.(온도는 일정) 보일의 법칙 “기체의 부피는 압력에 반비례” 위에서 누르는 힘과 아래에서 올리는 힘이 같아지면 멈추는데 이것은 위에서 누르는 힘과 안에서 반발하는 힘이 같기 때문이다. 그래서 용기 안의 압력을 밖에서 누르는 압력으로 사용해도 상관 없는 것이다. “기체의 부피는 압력에 반비례” 분수를 싫어하기 때문에 양변에 P를 곱한다. 비례식에서 등호로 바꾸기 위해 양변에 P를 곱하고 상수변에 비례 상수κ를 붙여준다. 이 식의 의미는 압력과 부피를 곱하면 일정한 숫자가 나온다는 말이 된다. 일정한 숫자 k가 나오는지 확인해본다. 1×100=2×50=4×25=k 이렇게 압력 곱하기 부피를 해보니 일정한 값이 나오고 이것을 비례상수 k로 표기한다. ※ ..

법칙과 규칙이 있는데… 규칙은 예외가 있지만 법칙은 예외가 없다. 옥텟 규칙은 예외가 있지만 보일 샤를의 법칙은 예외가 없다. 기체 분자 운동론은 말 그대로 가정이다. 기체는 각자 다양한 성질을 가지고 있지만 기체 분자 운동론에서는 그 미세한 차이를 전부 하나로 묶어서 설명한다. “모든 기체는 종류에 상관없이” 1. 끊임없이 직선운동을 한다.(충돌을 하게 되는데 완전 탄성충돌을 한다. 즉, 에너지 손실이 없다) 2. 자기 자신의 크기를 무시한다. 즉, 크기를 동일시한다. (농구공과 탁구공의 크기 비교 반면에 지구와 비교하면 모든 공의 크기는 무시할 정도의 크기) 분자의 상태가 액체일 때보다 기체 상태에서는 분자와의 거리가 엄청 멀다. 그래서 이러한 가정이 가능한 것이다. 크기를 동일시한다는 의미는 크기가..

1. 부피(V) 단위 : L, mL, ㎤, ㎥, cc ( 1㎤=1mL=1cc ) 기체에서 부피 단위로 'L'을 많이 사용하기 때문에 'L'로 환산해서 사용하는 것이 좋다. >>일반적인 정의섭씨온도(t) : 단위 ℃ 일반 생활에서는 유용하지만 과학적으로는 의미가 없다.(화학 계산할 때 절대 사용 안 함) 물이 어는 점을 0℃, 물이 끓는점을 100℃로 정의하고 그 사이를 100 등분한 것. (압력에 따라 물의 끓는 온도가 달라진다.) -,+ 온도를 구분해서 표기 >>절대온도(T) : 단위 K 화학의 모든 공식과 계산에서 사용. -273℃에서 모든 분자의 운동은 멈춘다. 이 이하의 온도는 존재하지 않는다. -273℃ 밑의 온도가 없기 때문에 이 온도를 기준을 삼아 0K가 된다. 그래서 절대온도에서는 –온도가..

동위원소를 많이 들어보고 설명도 할 수 있을 겁니다. 하지만 분야에 따라 동위원소를 보는 관점이 조금씩 다른 점이 있습니다. 지금부터 동위원소를 여러 가지 관점에서 설명하고자 합니다. ■ 질량이라는 관점 동위원소란? -> 양성자수는 같으나 중성자 수가 다른 원소 -> 원자번호는 같으나 질량수가 다른 원소 결국 모두 같은 말입니다. ---> 결론은 "같은 원소이나 질량이 다른 원소" EX) 수소 ■ 화학적 관점 * 화학에서 염소의 동위원소가 중요 염소의 존재비율은 암기해두는 것이 좋습니다. 염소는 3종류가 만들어집니다. 비율은 9:6:1이 됩니다. 그 이유는 확률로 풀이됩니다. ■ 결론 지금까지 우리가 봐왔던 화학반응식에서 각 종류별로 표기하지 않는 이유는? 동위원소는 원소는 같고 질량이 다른 원소입니다...

[용어 정리] ▶ 화학식 : CO2, H2O, NaCl … ▶ 화학반응식 : 화학식과 여러 가지 기호를 사용하여 화학반응을 간단히 표현한 것. 수소와 산소가 반응해서 물을 생성하는 반응식을 단계별로 만드는 과정을 소개합니다. 1. 반응물 → 생성물 수소와 산소가 반응물이고 물이 생성물입니다. 먼저 그대로 표기합니다. 2. 상태표시 고체 : (s) 액체 : (l) 기체 : (g) 수용액 : (aq) 3. 계수 맞추기 (가장 중요) 계수를 맞추는 이유? 화학적 변화는 성질이 변합니다. 화학반응에서 원자가 생성되거나 사라지지 않습니다. 화학적 결합 배열이 달라질 뿐입니다. 반응물과 생성물의 원자의 종류와 개수를 일치시켜 줍니다. ① 반응물의 산소 개수 2개와 생성물 산소 원자 개수를 맞추기 위해 물분자 앞에 ..

몰과 화학반응식 , , 에 대하여 공부가 되었다면 지금부터는 몰과 화학반응식에 대하여 알아보겠습니다. (g)는 가스라는 뜻입니다. 이렇게 완성된 화학반응식이 주어졌을 때 어떻게 해석하고 사용할 것인지에 대하여 배우는 것이 목적입니다. 계수비는 화학반응이 일어날 때 분자수의 반응비를 나타냅니다. 다음 반응식에서 반응 비의 생성물 A, B, C는? A : 답은 10이죠. 산소의 나머지 6개는 반응하지 않고 남습니다. B : 2 C : 80 그런데 여기서 이러한 반응식에 따라 실험을 할 수 있을까요? 정확하게 산소 분자 100개와 산소분자 40개를 가지고 실험할 수가 없다는 것입니다. 현실에서 이런 화학반응식으로 실험하기 위해서는 몰이라는 개념이 필요하고 실험을 가능하게 만들어 줍니다. 실험실에서 수소분자 1..

기체, 액체, 고체의 상태가 아무리 변하더라도 질량은 절대로 변하지 않는다! 이유는 개수가 변하지 않기 때문입니다. 즉, 몰과 질량 편에서 몰과 질량의 관계는 고체, 액체, 기체 모든 상태에서 가능합니다. 하지만 몰과 부피의 관계에서는 이야기가 달라집니다. [몰과 부피]의 관계는 오로지 기체에서만 가능합니다. * 아보가드로법칙 이 세상의 모든 기체(종류에 상관없이)는 같은 온도, 같은 압력, 같은 부피속에는 같은 분자수가 있다. (같은 원자수가 아니라는 것을 염두에 두어야 한다.) 기체 분자 N2가 1000개가 들어간다면 다른 분자들도 같은 수만큼 들어갑니다. 여기서 질소원자는 2000개가 들어가는 것이고 산소 분자의 산소 원자는 2000개, 이산화탄소 분자의 원자는 3000개, 메탄의 원자는 5000개..

몰의 개념을 정확하게 이해하고 넘어가지 않으면 뒤로 갈수록 어려워지는 것이 화학의 특징입니다. 몰은 무엇인가요? 질문을 받으면 정확하게 설명할 수 있어야 합니다. 1 mol의 정의는? 1 mol = 원자번호 12번 탄소의 12g 중에 포함된 원자의 수 = 6.022 × 10²³개 몰과 질량은 어떤 관계에 있는가? 간단한 질문을 먼저 던져봅니다. H2O 1개의 질량은? . . . . 18g이라고 답했다면 오답입니다. 몰과 개수를 혼돈해서는 안됩니다. 방금과 같이 H2O 18g은 1몰이 되고 1몰은 물분자 6.022 × 10²³개입니다. 18 / (6.022 × 10²³) 이렇게 해야 1개의 질량이 되겠죠. 몰과 질량의 관계에 대한 구체적인 설명을 다시 한번 정리해보았습니다. 몰은 개수 개념입니다. 개념의 ..

화학에 입문하고 첫 번째 산을 만나게 되는데요. 그것이 바로 몰(mol)이라는 개념입니다. 간단하게 정리해보면 그렇게 어려운 개념이 아닌데... 실전에서 문제를 접하게 되면 멘붕에 빠지는 경우가 많습니다. 몰의 개념을 정확하게 알고 넘어가지 않으면 화학이라는 과목이 점점 어려워지고 늪에 빠지는 것을 경험하게 됩니다. 그래서 정말 몰 개념을 어떻게 설명을 해야 할지 고민을 많이 했고 자료도 많이 찾아봤습니다. 결론은... 쉽게 접근하는 방법부터 시작해서 몇 차례에 걸쳐서 설명을 하기로 했습니다. 우선 오늘은 아주 간단하게 몰이라는 개념이 왜 필요하고 기본적인 개념만 설명하겠습니다. 몰의 개념을 이해하기 위해 가벼운 질문으로 시작해볼까합니다. ‘쌀 한가마니는 몇 kg일까요?’라고 질문하면 아시는 분들은 80..

■ 화학식 예시로 아세트산(초산)을 가지고 알아보겠습니다. 우리가 알고 있는 식초인데요. 화학식에는 구조식, 시성식, 분자식, 실험식이 있습니다. 1. 구조식 화합물의 분자 속에서 원자 또는 원자단의 결합 관계를 선으로 연결시켜 표시한 것인데요. 1개의 선은 1중 결합, 2개의 선은 2중 결합입니다. 2. 시성식 특수한 성질의 원자단이 분자 내에 존재함을 나타내는 화학식을 시성식이라고 합니다. 3. 분자식 분자를 구성하는 원자의 수를 원소기호를 써서 나타낸 식으로 물질을 이루는 분자의 짜임새를 나타낸다. 당연한 말이지만 분자만 분자식으로 표현 가능하다. 4. 실험식 화합물 내 원자를 가장 단순한 정수비로 나타낸 화학식 ※ NaCl은 화학식이지 분자식이라 말하지 않는다. 하나의 분자가 아니고 1:1 성분비..

■ 원자와 원소 * '원자'와 '원소'를 혼동하기 쉬운데, 원자가 물질을 구성하는 기본 입자라고 한다면, 원소는 물질을 이루는 성분의 종류 - 원소(元素, 영어: element) : 화학적 방법으로 더 간단한 순물질로 분리할 수 없는 물질 (종류의 개념) EX) 포도당(C6H12O6)은 물질의 기본적 구성요소인 탄소(C), 수소(H), 산소(O)의 3가지의 원소로 이루어져 있다. 메탄(CH4)은 탄소(C)와 수소(H)의 2개의 원소로 구성된다. - 원자(原子, atom) : 일상적인 물질을 이루는 가장 작은 단위로 더 이상 쪼갤 수 없는 순물질의 구성 입자이다. (수의 개념) ■ 분자 분자(分子, 영어: molecule) : 물질을 구성하는 최소의 단위 혹은 화합물의 최소 단위를 일컫는다. 즉, 물질의 ..

원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있습니다. 원자핵 주변에 전자가 궤도를 가지고 돌고 있는데요. 전자는 일정 규칙을 가지고 돌고 있습니다. 이러한 규칙을 옥텟 규칙(8 전자 규칙)이라고 합니다. *옥텟이란? 숫자 8을 의미한다. 1. 제일 안쪽 궤도는 너무 작아서 전자가 2개 이상 들어가지 못한다. 나머지 궤도에는 전자가 8개 이상 들어가지 못한다. 2. 전자는 안쪽 궤도에서부터 차례로 채워 나간다. 우리가 영어를 배우기 전에 반드시 알파벳을 암기해야 하듯이 화학을 배우기 위해서는 원소 주기율표를 암기해야 합니다. 원소 주기율표상에 있는 모든 원소를 암기할 필요는 없고요. 기본 20개와 추가로 4개를 암기하도록 합니다. 주기율표의 원소를 옥텟 규칙으로 전자를 채워봅시다. H 원자번호 1번이고 전자가 1개이..