인터넷이 안될 때

어머니

   •  원자를 구성하는 입자의 종류와 성질을 설명할 수 있다.

   •  화합물의 명명법과 그 조성을 이해하고 설명할 수 있다.

 

•  물질은 무엇으로 이루어져 있는가?            

•  물질의 분류

그림 Ⅰ-1 물질의 분류

•  순물질
•  순수한 하나의 물질로만 구성되어 있는 물질
• 홑원소 물질(단체): 한 종류의 원소로 구성된 물질

예) 수소, 산소, 질소, 인, 황

• 화합물: 2종류 이상의 원소가 일정한 비율로 결합된 하나의 물질

예) 소금, 물, 설탕, 염화수소, 암모니아

• 물리적 성질(끓는점, 어는점, 밀도, 용해도 등)이 일정하다.

예: 물은 1기압 조건에서 끓는점 100℃, 녹는점 0℃, 4℃에서 밀도 1.0g/㎤

• 원소
•  화학적 방법으로 더 이상 분리할 수 없는 물질을 구성하는 성분
• 원소 기호로 나타냄

(예: 수소 H, 나트륨 Na, 철 Fe)

• 금속(metal)과 비금속(nonmetal)으로 구분
• 금속: 원소 중 80%, 열과 전기가 잘 통하며 늘이거나 펴기가 쉽고 금속 광택을 가짐, 고체(액체인 수은을 제외)
• 비금속: 열과 전기가 통하지 않으며 광택이 없음, 상온에서 고체나 기체 상태로 존재(브롬 제외)
• 단체와 화합물
•  단체(simple substance) : 수소, 수은, 황처럼 한 종류의 원소로만 구성되어 있는 순물질
• 동소체(allotrope) : 산소와 오존, 다이아몬드와 흑연처럼 같은 원소로 되어 있으면서 물리적 성질이 서로 다른 단체
• 화합물(compound) : 물이나 소금과 같이 두 종류 이상의 원소들로 이루어진 순물질

예 : 물(H₂O)은 수소(H)와 산소(O)로 이루어진 화합물, 염화나트륨(NaCl)은 나트륨(Na)과 염소(Cl)로 이루어진 화합물

• 혼합물(mixture)
•  두 가지 이상의 물질이 섞여 있는 물질
• 원소와 단체 및 화합물을 제외한 모든 물질
• 혼합물은 순물질과는 달리 혼합되어 있는 물질의 종류 및 혼합된 비율에 따라 물리적 성질이 변한다.

예: 소금물은 1기압 조건에서 100℃에서 끓지 않고 0℃에서 얼지 않으며, 4℃ 조건에서 1.0g/㎤보다 큰 밀도를 갖는다.

• 순물질과 혼합물의 분자 모형    

•  균일 혼합물 (homogeneous mixture)

•  섞여 있는 물질들끼리 섞여 있는 정도가 일정한 혼합물

예) 설탕물, 공기, 소금물, 암모니아수

• 균일한 조성을 갖는다. 흔히 용액(solution)이라고 한다.

예: 공기는 질소(N2), 산소(O2) 및 다른 미량 기체들로 이루어진 기체 용액이다.

예: 술은 물과 에탄올, 기타 소량 물질들로 이루어진 액체 용액이다.

예: 치과용 아말감은 수은과 은, 기타 소량의 금속의 합금으로 고체 용액이며, 고용체(solid solution)라고 한다.

•  불균일 혼합물 (heterogeneous mixture)

•   섞여 있는 물질들끼리 섞여 있는 정도가 일정하지 않은 혼합물

예) 우유, 흙, 화강암, 석유(원유)

• 시멘트와 모래의 혼합물과 같이 성분들이 균일하게 섞여있지 않고 물리적으로 분리되어 있는 것을 말한다.

• 자연계에 존재하는 혼합물에서 불균일 혼합물이 균일 혼합물보다 훨씬 더 많다.

•  혼합물의 분리

•  물리적 조작을 통하여 두가지 이상의 물질로 나눌 수 있다.

• 이러한 조작을 분리(separation)라 하고, 특정한 물질만을 분리하는 것을 정제(purification)라고 한다.

• 여과, 증류, 크로마토그래피, 원심 분리, 재결정 등이 있다.

•  여과(filtration)

• 고체와 액체의 혼합물이나 고체와 기체의 혼합물을 여과재를 통해 기체나 액체만을 통과시켜 고체를 분리하는 방법

 예: 거름종이가 끼워진 깔때기에 흙탕물을 부으면 흙과 물을 분리할 수 있다.

•  증류(distillation)

• 액체 혼합물을 가열하여 물질의 휘발성의 차이를 이용하여 각 성분을 분리하는 방법이다.

예: 바닷물을 끓여 물을 증발시키면 소금과 물을 분리할 수 있다.

그림 Ⅰ-2 증류

• 크로마토그래피(chromatography)

•  액체나 기체 혼합물(이동상)을 특정 물질(고정상)을 채운 관으로 통과시켜 각 성분의 흡착 성질의 차이를 이용하여 분리하는 방법

•  원심분리

• 액체와 고체의 혼합물을 원심 분리기를 사용하여 분리하는 방법

• 재결정

• 용해도의 차를 이용하여 결정성 물질을 정제하는 방법이다.

• 돌턴의 원자설
•  물질은 매우 작고 쪼갤 수 없는 원자들로 구성되어 있다.
•  원자의 종류는 원소에 따라 정해지며, 같은 원소의 원자들은 모두 같은 질량을 가진다.
•  서로 다른 원자들은 간단한 정수비로 결합하여 화합물을 만든다.
•  화학 반응을 통하여 원자들은 조성이 바뀔 뿐, 원자 자체가 새로 만들어지거나 없어지지 않는다.

• 원자란     

그림 Ⅰ-3 원자의 구성 입자

•  수소 원자의 모형         

그림 Ⅰ-4 수소 원자 모형

• 원자핵
•  양성자 (proton)와중성자 (neutron)로구성
•  양성자 : +전하를띠는 입자, 전자의 질량의 약 1837배
•  중성자 : 전하0, 양성자의질량보다 약간 무겁다.
•  구조 : 중심에 원자핵이 있고, 주변에 전자가 돌고 있다.
•  전자
• 19세기말 영국의 물리학자 톰슨(Thomson)의 정의
• 음전하를 가진 입자

•  전자
•  전기를 띠는 입자, 수소 원자 질량의 1/1837정도
•  위치와 형상이 정해져 있다.
•  원자핵 주변에 마치 구름처럼 퍼져 있다.
•  현대적 원자 구조 모형에서 전자의 위치는 공간상의 일정한 영역에서 전자를 발견할 확률로 나타낸다

• 원자의 구성 입자들의 질량비와 전하비

표Ⅰ-1 원자의 구성 입자들의 질량비와 전하

• 원자 번호와 질량수
• 원자는 원자번호와 질량수에 의하여 표시된다.

• 원자번호(atomic number) = 원자핵에 들어있는 양성자 수

•  질량수 = 양성자수 + 중성자수  = 원자번호 + 중성자수

•  예: 원자번호3, 질량수7인리튬(Li) 원자의경우 양성자 수와 전자수가 각각 3개이고, 중성자수는 7-3 = 4이다.

1. 다음의 각 원소의 질량수와 원자 번호를 구해 보자

구분	He	Li	Be	F	Ne
양성자 수	2	3	4	9	10
중성자 수	2	4	5	10	10
원자번호
질량수

 

•  원소의 표기

• 원소를 표기할 때에는 원소 기호의 아래에 원자 번호를, 외쪽 위에 질량수를 표기

 그림 I-5  의 원소 표기와 모형

•  동위원소(isotope)

•  원자 번호는 같지만 질량수가 다른 원자
•   원자핵 속의 양성자 수는 같지만 중성자의 수가 다른 원자
•  예 : 수소 원자는 , , 등 세 가지 동위 원소가 존재한다.

그림 I-6 수소의 동위원소

2. 의 양성자, 중성자, 전자의 개수를 구해 보자.

 

•  원자량(atomic weight)

•  어떤 원소의 평균 원자 질량을 원자 질량 단위로 표시한 것

•   평균 원자질량: 자연에 존재하는 각 원소의 동위 원소의 구성비를 고려하여 계산한 원자의 평균 질량

•   원자 질량 단위(atomic mass unit): 질량수 12인 12C 원자 질량에 대한 상대적 값

•   12C 원자질량 : 12amu

•   1amu = (1/12)×1.99268×10^-23g = 1.66057×10^-24g

•  분자 (molecule)

•  독립적으로 존재하는 물질의 종류를 결정하는 최소 단위의 입자

•  같은 원소 또는 2가지 이상의 원소의 원자들로 구성되어 있는 집합체

•  같은 분자는 동일한 성질과 동일한 형태 및 크기를 가진다.

•  예 : 일원자 분자 헬륨, 이원자 분자 질소(N₂), 다원자 분자 물(H₂O), 고분자 PVC

• 분자의 모형



그림 I-7 분자의 모형

•  이온(ion)

•  전하를 띠고 있는 입자로 이루어진 원자나 원자단

•  원자가 전자를 잃어 양전하를 띤 이온을 양이온(cation), 전자를 얻어 음전하를 띤 이온을 음이온(anion)이라 한다

• 예

•  염화나트륨은 같은 수의 Na+과 Cl-이 규칙적으로 배열하여 이온결정(ionic crystal)을 이루고 있다.

•   화학식(chemical formula)

•  분자식(molecular formula): 분자를 구성하는 원자의 종류와 수를 원소 기호를 사용하여 나타낸 화학식

•  예: 이산화탄소 CO₂, 물 H₂O

•  시성식: 분자 속에 들어있는 원자단을 구별하여 표시한 식

•  메탄올 CH₃OH

•  구조식(structure formula): 분자를 구성하는 원자와 원자간의 결합 형태를 나타낸 화학식

•  실험식(empirical formula): 화합물의 조성을 가장 간단한 조성비로 나타낸 식

•  예: 과산화수소(H₂O₂)는 HO 로 표기함

•  분자의 화학식과 구조모형

그림 I-8 분자의 화학식과 구조 모형

•  분자량과 화학식량

•  분자량: 분자를 구성하는 모든 원자들의 원자량의 합

• 예: 수소 분자(H2)분자량= 2×1.01amu = 2.02amu

•  화학식량: 화학식에 포함된 원자들의 원자량의 원자량 합

• 예: 염화나트륨(NaCl) = 23.0amu + 35.5amu = 58.5amu

• 이성분 화합물의 명명법

•  이성분 화합물은 화학식에서 뒤에 있는 원소 이름 끝에 ‘-화’를 붙인 다음 앞 에 있는 원소 이름을 붙인다.

• 다만, 수소를 제외한 산소나 염소 등과 같은 원 소의 이름이 ‘-소’로 끝나는 경우에는 ‘-소’를 생략한다

 예) AgCl 염화 은 , MgO 산화 마그네슘, ZnS 황화 아연, CaH₂ 수소화 칼슘

• Fe나 Cu 등의 금속 원소는 하나 이상의 전하를 가지며 이온을 형성한다

표Ⅰ-2 전하가 다른 이온을 가지는 원소

원소	낮은 전하	높은 전하	원소	낮은 전하	높은 전화
Cu	Cu+	Cu2+	Pb	Pb2+	Pb4+
Fe	Fe2+	Fe3+	Cr	Cr3+	Cr6+

•  금속과 비금속으로 형성된 화합물은 양이온의 산화수를 원소명 뒤의 괄호 안에 로마 숫자로 나타낸다.

       예) FeCl₂ 염화 철(Ⅱ), FeCl₃ 염화 철(Ⅲ), Cu₂O 산화 구리(Ⅰ), CuO 산화 구리(Ⅱ)

•  2개의 원소가 2개 이상 화합물을 형성하는 경우에는 혼동을 피하기 위하여 원자의 수를 일, 이, 삼 등으로 표시한다.

예) CO 일산화 탄소,  CO₂ 이산화 탄소,  SO₂ 이산화 황, SO₃ 삼산화 황

• 산으로 작용되는 이성분 화합물은 끝에 ‘-산’을 붙인다. HCN은 이성분 화합 물은 사이안화 수소산이라고 한다.

예) HCl 염화 수소산,  H₂S 황화 수소산,  HBr 브로민화 수소산

• 일부 화합물은 관용명을 그대로 사용한다.

예) H₂O 물,  NH₃ 암모니아,  N₂H₄ 하이드라진 , PH₃ 포스핀

• 다원자 이온 결합 화합물의 명명법

 몇 개의 원자가 결합하여 하나의 입자처럼 행동하는 이온을 다원자 이온이라고 한다. 표 I-3은 여러가지 다원자 이온을 나타낸 것이다.

 표 I-3 여러 가지 다원자 이온

•  염의 화학식은 양이온을 먼저, 음이온을 나중에 쓴다. 이때 양이온의 전하량 과 음이온의 전하량은 같게 맞춘다. 읽을 때에는 음이온을 먼저 읽고, 양이온 은 나중에 읽는다.

예) Ca(NO₃)₂ 질산 칼슘,  (NH₄)₂SO₄ 황산 암모늄, Na₂CO₃ 탄산 나트륨

•  산소를 포함하고 있는 산의 명명은 다음과 같이 나타낸다.

예) HNO₂ 아질산, HNO₃ 질산, H₃PO₄ 인산, H₂SO₃ 아황산, H₂SO₄ 황산,

    H₂CO₃ 탄산, HClO 하이포아염소산, HClO₂ 아염소산, HClO₃ 염소산

    HClO₄ 과염소산, H₃BO₃ 붕산, CH₃COOH 아세트산

• 수화물의 명명법

•  수화물은 화합물의 이름 다음에 포함하는 물 분자수에 ‘-수화물’을 붙이면 된다.

예) CuSO₄·5H₂O 황산 구리(Ⅱ) 오수화물, NaC₂H₃O₂·3H₂O 아세트산 나트륨 삼수화물

3.  다음 화합물을 명명해 보자.

 1) H₂SO₄

 2) NaOH

 3) H₂CO₃

 4) NH₃

 5) HBr

 6) NO₂

 7) Cu₂O

 8) CaCl₂·2H₂O

 

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(감동 이야기) 14개의 계단(6분 40초)