Basic Science

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..

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..