Basic Science

▣ LNG는 액화천연가스다. Liquefied Natural Gas의 앞글자를 따서 LNG가 된다. 지하에 묻혀있던 메테인(메탄)가스를 관을 통해 뽑아낸 뒤 깨끗하게 정제하면 바로 사용할 수 있다. 천연가스를 액화하려면 영하 162℃의 초저온에서 냉각해야 한다. 혹은 200기압 이상의 아주 높은 압력을 가해 액화할 수 있다. LNG 가스는 공기보다 가벼워 공기 중에 확산이 잘되어 한 곳에 고이지 않는다. 가스 누출 시 환기를 잘 시켜주는 것이 가장 중요하다. ▣ LPG(Liquefied Petroleum Gas)는 액화 석유 가스의 약자다. 원유(석유)로부터 추출한 성분 중 비교적 끓는 점이 낮은 프로페인(프로판)과 뷰테인(부탄)을 상온에서 가압하여 액화한 혼합가스다. (LPG는 대기압의 6배 정도에 액..

전기를 공부하면서 임피던스를 공부하게 되는데 정확하게 임피던스가 무엇인지 설명할 수 있는 분이 과연 몇 분이나 있을까요? 아주 기초적인 내용으로 임피던스가 무엇인지 알아보자. 전기를 표현할 때 R, L, C 3가지를 기본적으로 알고 있어야 한다. * R(저항) : 전기의 흐름을 방해하는 것. * L(리액터) : 전기를 자기장으로 유도하는 것. * C(커패시터) : 전기를 저장하는 것. R, L, C는 직류일 때와 교류일 때 약간의 성질이 달라진다. 다음의 표를 참고. 직류에서 R, L, C는 저항 R 일 때만 방해 요소가 된다. 하지만 교류에서는 R, L, C 모두 방해 요소가 된다. 이때 L, C는 약간 억울하겠죠. 직류일때는 방해 요소가 아니었는데 교류일 때는 방해 요소가 되었으니… 이렇게 L, C를..

단락(短絡) : 짧게 이어졌다는 뜻이다. 단락 되었다. 쇼트가 났다. 합선되었다는 말은 모두 같은 말이다. 무엇이 짧게 이어졌다는 말인지 회로도를 보면서 알아보자. 위의 회로도는 정상적인 회로에서 흐르는 전류를 표현한 것이다. In을 정격전류라고 한다. 여기서 n은 normal이다. 정상적으로 흐르는 일반적인 전류라는 뜻이다. 정상적인 회로에서 흐르는 전류는 예시에서 보듯이 1A가 된다. 그런데 어떤 사건으로 인해 이 회로에 단락이 되면? 위의 그림과 같이 빨간색처럼 회로에서 어떤 선이 붙어서 회로가 짧아졌다. 전기의 특성상 저항이 있는 쪽으로 전기가 흐르지 않고 단락 된 빨간 부분의 저항이 없는 쪽으로 전기가 흐르게 된다. 이때 흐르는 전류를 계산해보면 100A가 된다. 정상적인 회로에서는 전류가 1A..

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..

◈ 요소의 역사 네덜란드 생의학자 헤르만 부르하브에 의해서 처음 발견되었다. 소변에 열을 가해 수분을 증발시키고 남은 결정체가 바로 요소다. 100년 후 1828년에 독일의 화학자 프리드리히뵐러(1,800~1,882)가 요소를 합성하는 데 성공했다. 시안화암모늄 수용액을 가열하여 요소를 만들었다. 이것은 인류가 최초로 무기 화합물로 유기 화합물을 만들어낸 역사적으로 중요한 사건이었다. 그 당시에는 실험실에서 무기물을 사용해서 사람이나 동물이 가지고 있는 유기물을 합성하는 것은 불가능하다고 생각했기 때문이다. 이때부터 많은 과학자들이 유기합성물질을 만들어내는 연구가 활발해졌고 유기화학 발전에 초석이 되었다. ◈ 요소의 용도 -비료 -접착제 원료 -의료용 크림 -합판 수지의 원료 -요소수 우리나라는 중국에서..

우리 인류는 지구 상에 구리보다 철이 더 많은데도 불구하고 구리를 먼저 사용했다. 과연 그 이유는 무엇일까? 구리는 반응성이 낮아 자연계에서 순수한 금속 상태로 존재했고 철은 반응성이 높아 순수한 철 상태가 아닌 산화철 상태로 철광석에 존재했기 때문이다. 한마디로 구리는 자연에서 구리의 순수한 형태로 얻을 수 있었지만 철은 철광석 안에 존재했기 때문에 눈에 쉽게 띄지 않았다. 게다가 철광석은 용융온도가 높아 가공하기 어려웠다. 이러한 이유로 인류는 눈에 잘 띄고 가공하기 쉬운 구리를 먼저 사용하게 되었다. ◈ 구리(Cu)의 물리적 특성 및 용도 -연붉은 색 금속 -열과 전기 전도성이 탁월 -전선, 방열기 등 전기 재로로 이용 -전성과 연성이 탁월 -다른 금속과 합금형태로 다양하게 이용 ◈ 구리의 화학적 ..

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. ..

지구 온난화의 주범이 소? 소 한 마리가 하루에 방출하는 메탄가스가 280L 1년 동안 육우가 53kg, 젖소가 121kg을 배출한다고 한다. 전 세계 가축이 1년에 방출하는 메탄가스가 약 1억 톤 온실가스의 18%를 차지한다고 하니 어마어마한 양이다. 이것은 자동차보다 높은 수치이다. 19세기 초부터 메탄가스 배출량이 150% 증가했다고 한다. 이산화탄소는 대기 중에 300년에서 1000년까지 머무르는데 반해 메탄가스는 9년밖에 되지 않는다. 하지만 메탄가스는 이산화탄소보다 지구의 열을 가두는데 20배 이상의 능력을 가지고 있다. 그래서 온실가스 중에 메탄가스를 무시할 수 없는 이유이다. 메탄가스는 가축뿐만 아니라 습지, 정유소 및 쓰레기 매립지에서도 배출된다. 대책으로 나온 안이 정말 재미있다. 가축..

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..