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STUDY/일반화학

에너지2 에너지 단위 에너지의 SI 단위는 줄(joule, J) 이며, 이것은 일과 열에 관해 연구한 영국의 과학자 James Joule을 기념하기 위한 것이다. 1J=1kgm2/s2이다. 줄은 큰 단위의 에너지가 아니기 때문에 보통 화학 반응과 관련된 에너지를 논할 때는 종종 킬로 줄을 사용한다. 전통적으로 화학 반응에 수반되는 에너지 변화는 SI 단위가 아닌 칼로리로 표시해 왔으며, 아직도 화학, 생명과학, 생화학 분야에서 사용되고 있다. 예전이 칼로리(carlorie)는 물 1g의 온도를 1도씨 올리는 데 필요한 에너지의 양으로 정의해왔따. 지금은 칼로리를 줄의 단위로 정의하고 있다. 영양학과 관련하여 사용하는 에너지 단위는 영양 칼로리이다. 계와 주의 에너지 변화를 분석할 때는 에너지 변화가 일어나는 것을.. 더보기
에너지 물질과 달리 에너지는 질량도 없고 손에 잡을 수도 없지만, 그 효과를 관찰하거나 측정할 수 있다. 에너지(energy)는 일을 하거나 열을 전달할 수 있는 능력이다. 이와 같은 정의를 이해하기 위해서는 일과 열의 개념을 알아야 한다. 일(work)은 힘에 반하여 물체를 움직이게 할 때 사용되는 에너지이며, 열(heat)은 물체의 온도를 높이는 데 사용되는 에너지이다. 이러한 정의를 자세히 공부하기 전에 물질이 에너지를 어떤 방법으로 가질 수 있는지, 또한 에너지가 한 물체에서 다른 물체로 어떻게 이동할 수 있는지를 먼저 살펴보자. 운동 에너지와 퍼텐셜 에너지 물체는 그것이 야구공이든 분자이든 움직임의 에너지, 즉 운동 에너지를 가질 수 있다. 물체의 운동 에너지 크기는 질량과 속도에 의존한다. 따라서 물.. 더보기
산화-환원 반응 침전 반응에서는 양이온과 음이온이 합쳐져서 불용성 이온 결합 화합물을 생성한다. 중화반응에서는 수소 이온과 수산화 이온이 합쳐져서 물을 생성한다. 반응의 세 번째 유형을 고려하면, 하나의 반응물에서 다른 반응물로 전자가 이동된다. 이러한 반응을 산화-환원 반응(oxidation-reduction reaction, redox reaction) 이라고 한다. 이 장에서는 반응물 중 하나가 원소 상태의 금속인 산화-환원 반응을 주로 다룬다. 산화-환원 반응은 심해 열수 분출구 주위에서 일어나는 현상을 포함하여 많은 생물학적, 지질학적 변화 과정을 이해하기 위한 필수적이다. 산화 환원 반응은 또한 건전지나 연료 전지 같은 에너지 관련 기술의 기초가 된다. 산화와 환원 가장 일반적인 산화환원 반응은 금속의 부식이.. 더보기
산염기와 중화반응 여러가지 산과 염기는 공업용 및 가정용 물질이며, 생물 체액 중의 중요한 성분이다. 예를 들어 염산은 중요한 공업용 화학 약품일 뿐만 아니라 위산의 중요한 성분이다. 산과 염기는 또한 일반적인 전해질이다. 산 산(acid)은 수용액에서 이온화하여 수소 이온을 생성한다. 수소 원자는 한 개의 양성자와 한 개의 전자로 구성되어있으므로, 수소이온은 양성자이다. 그러므로 산을 가끔 양성자 주개라고 부른다. 네 가지 일반적인 산의 분자모형을 볼 수 있다. 양이온이 물 분자 주위에 결합되어 있는 것처럼, 양성자도 물 분자에 용매화된다. 수용액 상태의 양성자를 화학식으로는 H+로 나타낸다. 다른 산 분자들은 해리하여 다른 개수의 H+이온을 형성하기도 한다. HCl과 HNO3 모두 한 분자의 산으로부터 한개의 H+를 .. 더보기
침전 반응 위 그림은 두 가지 맑은 용액의 혼합을 보여 준다. 그 중 한 용액은 물에 녹은 아이오딘화 포타슘을, 다른 용액은 물에 녹은 질산 납을 포함한다. 두 용질 간의 반응은 불용성 노란색 고체를 만든다. 불용성 생성물의 반응을 침전 반응 (precipitation reaction) 이라고 한다. 침전물 (precipitate)은 용액 반응에서 생긴 불용성 고체이다. 그림에서 침전물은 아이오딘화 납이고, 물에서 용해도가 매우 낮은 화합물이다. 이 반응의 다른 생성물은 질산 포타슘이고, 이것은 용액에 남는다. 침전 반응은 서로 반대 전하를 띠는 이온들의 쌍이 매우 강하게 끌어당길 때 불용성의 이온성 고체 화합물을 형성하면서 일어난다. 이온 결합이 불용성 화합물을 형성하는지를 예측하기 위해서는 일반적인 이온 결합 .. 더보기
수용액에서의 반응 수용액의 일반적인 성질 용액은 두 가지 이상의 물질의 균일 혼합물이다. 이 물질 중 많은 양을 차지하는 성분을 용매라고 하고, 용액의 또 다른 물질을 용질이라고 한다. 이들은 용매에 녹는다. 예를 들면 적은 양의 염화 소듐을 많은 양의 물과 섞을 때 물은 용매, 염화 소듐은 용질이다. 전해질과 비전해질 어린 시절에 전기 감전 때문에 전기 기구를 목욕탕에 가져가면 안 된다는 것을 배웠을 것이다. 여러분이 일상생활에서 접하게 되는 대부분의 물은 전기적인 전도성이 있으므로 이것은 유용한 가르침이다. 그러나 순수한 물은 매우 약한 전도체이다. 목욕물의 전도도는 물 그자체가 아니라 물에 녹아있는 물질로부터 비롯된다. 물에 녹아 있는 모든 물질이 용액의 전도성을 나타내는 것은 아니다. 어떤 용액은 다른 용액보다 전.. 더보기
이온과 이온 결합 화합물 화학 반응 과정에서 원자 내부의 핵은 변화하지 않으나, 어떤 원자들은 전자를 쉽게 얻거나 잃을 수 있다. 원자가 전자를 잃거나 얻게 되면, 이온이라고 하는 전하를 띤 입자가 만들어진다. 양전하를 띤 이온을 양이온이라고 음전하를 띤 이온을 음이온이라고 한다. 예를 들어 양성자 11개와 11개의 전자를 갖는 소듐 원자를 사려 보기로 하자. 이 원자는 쉽게 전자 1개를 잃는다. 생성된 양이온은 11개의 양성자와 10개의 전자를 가지므로 실제 전하는 1+이다. 이온의 실제 전하는 위 첨자로 나타내고, +, 2+, 3+는 각각 전자를 1개, 2개, 3개씩 잃어버릴 때 생기는 실제 전하를 의미한다. 위첨자 -, 2-, 3-는 각기 전자를 1개, 2개, 3개 얻을 때 생기는 전하를 의미한다. 양성자 17개와 전자 1.. 더보기
분자와 분자 화합물 원소의 가장 작은 단위는 원자이지만, 비활성 기체만이 자연계에서 고립된 원자 상태로 존재한다. 대부분의 물질은 분자 또는 이온으로 구성되어 있다. 여기서는 분자에 대해 알아보도록 하고, 이온에 대해서는 다음 챕터에서 알아보도록 하자. 분자와 화학식 몇몇 원소들은 자연계에서 같은 종류의 원자들이 2개 이상 서로 결합하여 이루어진 분자 형태로 발견된다. 예를 들면 공기 중에서 발견되는 산소는 2개의 산소 원자로 이루어진 분자로 구성되어 있다. 앞에서 설명했듯이 이 분자 상태의 산소를 O2라는 화학식(chemical formula)으로 나타내고, 오 투 (oh two) 라고 읽는다. 화학식의 아래 첨자는 산소 분자가 2개의 원자로 이루어진 형태라는 것을 알려주고 있다. 이와 같이 2개의 원자로 이루어진 분자를.. 더보기

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