화학과, 화학공학, 취업깡패 등 방통대 환경화학 요점 정리 1. 화학의 기초

제 1 강 화학의 기초

 

1.지수 사용법

2.단위 및 기호

 

국제 표준 단위계(International System of Unit, SI Unit)

■물질

.물체와 물질: 사물을 판단하는 기준의 차이

형태/크기 vs. 구성성분

 

.물질의 세가지 형태

형태	분자사이의 거리	분자배열	모양	부피
고체	가깝다	규칙적	일정하다.	작다.
액체	비교적 가깝다	불규칙적	일정하지 않다.	작다.
기체	매우 멀다	매우 불규칙적	일정하지 않다.	매우 크다.

 

 

.상평형: 일정 온도 및 압력 하에서 고체, 액체, 기체가 평형을 이루어 공존하고 있는 상태

.상평형도표: 한 물질의 기체, 액체, 고체들 사이의 평형을 온도 변화에 따른 증기 압력의 변화로 나타낸 그림. 물질의 상태변화를 나타냄. 물리변화를 나타내며 화학변화에 대한 정보는 없음.

T: 삼중점(고체, 액체, 기체가 공존)

 

1.물질의 변화

[물의 상평형도]

.물리변화: 물질의 상태가 변화

융해와 응고(고체 ↔ 액체)

액화와 기화(액체 ↔ 기체)

승화(고체 ↔ 기체)

.화학변화: 한가지 물질이 전혀 다른 새로운 물질로 변화

화학반응이 일어나는 경우

ex) 납 + 요오드 → 요오드화납

 

2.물질의 종류와 구성

.순물질: 완전히 한 종류의 물질로 된 것

고정된 조성과 일정한 성질을 갖는다.

ex) 산소, 소금, 물, 황산 등

.혼합물: 여러 종류의 물질이 섞여 있는 것

각각의 물질이 그 자체가 갖고 있는 화학적 성질을 유지

ex) 공기, 식염수, 주스, 술, 합금, 화장품 등

물 질	혼합물	불균일혼합물	소변, 연무
		균일혼합물	공기, 식염수, 합금
	순물질	단체	산소, 탄소, 황, 금, 은, 알루미늄 (성분원소 1종류)
		화합물	물, 이산화탄소, 염화나트륨, 황산, 산화칼슘, 수산화나트륨 (성분원소 2종류 이상)

■원자

.원소(element): 물질을 구성하는 성분 혹은 요소

.원자(atom): 원소의 실체가 되는 입자

.돌턴의 원자설:1808년 󰡒화학 철학의 새 체계󰡓

① 물질은 각각의 원자들로 이루어진다.

② 한 물질에 포함된 모든 원자는 질량이 동일하고, 모든 성질이 같다.

③ 서로 다른 물질은 각각 다른 원자들로 구성되며 특히, 각각의 원자는 그 질량이 다르다.

④ 원자는 더 이상 쪼갤 수 없으며, 화학 반응 후에도 그 성질이 변하지 않는다.(질량 보존의 법칙)

⑤ 화합물은 서로 다른 원자들이 일정한 정수비를 이루며 결합하여 생성된다.

1.원소기호: 원자를 입자로 표시하는데 쓰이는 알파벳

일반적으로 대문자 한 개 혹은 대문자 한 개와 소문자 한 개로 구성

ex) H: 수소, He: 헬륨, F: 불소, Fe: 철

최근 발견된 원자 중 대문자 한 개와 소문자 두 개로 명명된 경 있음

ex) Uuq: 유넌쿼디움, Uup: 유넌펜티움

.원자번호: 원자의 핵에 포함된 양성자의 수를 사용

 

2. 원자의 구성

-원자는 원자핵(nucleus)과 전자(electron)로 이루어진 입자.

-원자핵은 양성자(proton)와 중성자(neutron)로 구성.

3.원자번호(atomic Number)

: 어떤 특정한 원소의 원자는 핵 안에 모두 똑같은 개수의 양성자를 가지는 수, 원소의 기본 성질을 정함.

. 중성 원자에 존재하는 양성자의 수와 전자의 수는 항상 동일

양성자의 수 = 전자의 수

.전자의 수는 가변적

→ 이온화 및 화학결합에 의한 전자의 궤도이탈

원자번호 = 양성자의 수

 

원자번호	원자기호	영어명(IUPAC)+	한국명	원자번호	원자기호	영어명(IUPAC)+	한국명
1	H	Hydrogen	수소	27	Co	Cobalt	코발트
2	He	Helium	헬륨	28	Ni	Nickel	닉켈
3	Li	Lithium	리튬	29	Cu	Copper	구리(동)
4	Be	Berylium	베릴륨	30	Zn	Zinc	아연
5	B	Boron	붕소	33	As	Arsenic	비소
6	C	Carbon	탄소	35	Br	Bromine	브롬
7	N	Nitron	질소	36	Kr	Krypton	크립톤
8	O	Oxygen	산소	38	Sr	Strontium	스트론튬
9	F	Fluorine	불소(플루오르)	47	Ag	Siver	은
10	Ne	Neon	네온	48	Cd	Cadmium	카드뮴
11	Na	Sodium	나트륨	50	Sn	Tin	주석
12	Mg	Magnesium	마그네슘	51	Sb	Antimony	안티몬
13	Al	Aluminium	알루미늄	53	I	Iodine	요오드
14	Si	Silicon	규소	54	Xe	Xenon	크세논
15	P	Phosphorus	인	56	Ba	Barium	바륨
16	S	Sulfur	황	78	Pt	Platinum	백금
17	Cl	chlorine	염소	79	Au	Gold	금
18	Ar	Argon	아르곤	80	Hg	Mercury	수은
19	K	Potassium	칼륨	82	Pb	Lead	납
20	Ca	Calcium	칼슘	83	Bi	Bismuth	비스무트
24	Cr	Chromium	크롬	86	Rn	Radon	라돈
25	Mn	Manganese	망간	88	Ra	Radium	라듐
26	Fe	Iron	철

 

.동위체(동위원소): 같은 종류의 원자 중, 원자핵 내에 존재하는 중성자의 수가 다른 경우

화학적 성질은 변하지 않으나 질량의 차이가 있음.

.질량수(mass number): 양성자와 중성자의 무게를 1로 가정한 후, 각각을 더한 값

질량수= 양성자의 수 + 중성자의 수

ex)산소 (O)의 질량수

중성자수 8개 → 8+8 =16 중성자수 9개 → 8+9 =17 중성자수 10개 → 8+10 =18

* 수소 (H)의 질량수

중성자수 0개 → 1+0 = 1 중성자수 1개 → 1+1 = 2 (중수소, deuterium)

4.전자배치

.전자는 원자핵 주위의 궤도를 따라 고속으로 돌고 있음

.전자각(전자 궤도): 전자가 돌고 있는 원자핵 주위의 궤도, 여러 가지 궤도가 존재

원자핵으로부터 가까운 순으로 K각, L각, M각, N각 등으로 명명함

각 전자궤도에는 수용할 수 있는 전자의 수가 주양자수에 따라 한정되어 있음

.주양자수(Principal Quantum Number): 원자 또는 분자를 양자역학적으로 해석할 때에 에너지와 각운동량 등과 같은 성질이 연속적이지 못하고 분절되는 현상이 발견되어, 이 현상을 수학적으로 표현할 때 사용되는 수. n값이 커질수록 궤도함수는 커짐.

주양자수(n)	1	2	3	4	5	...
전자각명(Shell)	K	L	M	N	O	...
최대수용 전자수(2n2)	2	8	18	32	50	...

.원자핵에 가까운 전자궤도의 에너지 준위가 상대적으로 낮음

-에너지 준위: 양자역학적으로 계산되는 에너지의 단계

.주양자수의 값이 작은 궤도부터 전자가 채워짐

.정전기력: 양전하를 가진 양성자와 음전하를 가진 전자가 서로 당기는 힘

양전하와 음전하 사이의 거리가 멀어질수록 정전기력은 약하여짐

.최외각: 전자가 존재하는 전자궤도 중 핵으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 궤도

최외각에 존재하는 전자는 영향을 받는 정전기력이 상대적으로 약함

.가전자: 최외각에 존재하는 가전자 산소의 가전자는 L각, 염소의 가전자는 M각에 위치