화학의 첫걸음 / 사키가와 노리유키

탄소와 수소로만 구성된 폴리에틸렌같은 플라스틱 재료의 발달

 

천연 우라늄 속에 0.7%밖에 포함되어 있지 않은 우라늄235- 육플루오르화우라늄 235형태로 농축

 

염소를 잿물에 소이면 강한 표백 작용

 

황산나트륨에 탄산칼슘을 가해 탄산소다를 대량 제조 -> 비누

 

리비히
N, K, P - 비료의 3요소

 

화학 = 물질 + 에너지

 

포도당(혈당) - 글루코오스, 덱스트로오스
혈당이 오줌에 계속존재하면 당뇨병
식물은 태양 에너지를 흡수해 그 것을 화학 결합력 형태로 고정시키고, 물과 이산화탄소에서 포도당과 녹말을 함성해 성장한다.
우리가 먹는 음식물에 들어있는 녹말은 가수분해되어 포도당이 되고 혈액에 흡수되어 폐에서 공급된 산소와 결합해 이산화탄소와 물이 되면서 열을 내 체온을 유지한다. 또 신체의 복잡한 화학변화를 위한 에너지를 보급한다.

 

1774 라부아지에 - 질량 보존의 법칙

 

에너지는 무에서 발생하는 것이 아니며 소멸하는 것도 아니다.

 

에너지=질량*속도2

 

금속원소: 수은 제외한 모든 금속원소는 상온에서 고체, 표면이 금속광택의 양도체이다.
열을 잘 전하고 넓게 퍼지는 연성과 가늘게 뽑혀지는 전성을 가지고 있어 파괴하지 않고도 변형과 가공이 가능
철, 납, 구리, 금, 은,백금Pt, 안티몬Sb

 

아연Zn - 놋쇠의 성분

 

화학원소 103종류

 

원자의 크기는 1억분의 1cm

원자의 질량
수소 1
산소 16
염소 35
철 56
우라늄 238

 

자연계 90종 + 인공 13 = 총 103

• 고대그리스 데모크리토스 원자설 atom

• 18C

1. 보일의 법칙
   모든 기체는 압력을 가하면 부피가 들어들고 압력을 제거하면 팽창한다.
   기체가 완전히 균일한 구조가 아니라 빈틈 투성이 입자의 집합체임을 추정
   그들 미세한 입자들 사이에 상당한 틈이 있어 입자가 이동할 수 있고, 압력이 높아지면 입자간의 거리가 줄어들고 압력이 낮아지면 그 빈틈이 넓어져 부피가 팽창하게 된다.
   P 압력 * V 부피 = 일정
2. 샤를의 법칙
   기체의 부피는 반드시 절대온도, 즉 섭씨 온도 235도를 더한 온도에 비례한다.
   기체는 활발히 운동하는 입자 사이의 충돌로 압력이 생겨 부피가 팽창한
   V/T = 일정 (T는 절대온도)
3. 보일-샤를의 법칙
   1) 열팽창과 입자
   2) 분자, 원자의 운동과 에너지
   3) 물질의 세가지 상태와 분자, 원자
   4) 일정 성분비의 법칙
   5) 배수 비례의 법칙

• 1774 라부아지에 - 질량 보존의 법칙
• 1805 돌턴의 원자론

• 1845 줄 기체반응의 법칙
  기체는 서로 같은 부피끼리 결합하거나, 또는 한 쪽이 다른 쪽의 정수배 부피로 화합해 생긴 화합물과 성분 원소 사이에 단순한 관계가 성립한다 -> 두 종류 또는 그 이상의 기체가 반응할 경우에 그 부피는 항상 간단한 정수비를 취한다.

원자량(비교값)은 산소원자를 16으로 했을 때 다른 원자들의 질량비의 값으로 정했다.

• 1869 러시아의 드리트리 멘델레예프 - 주기율표

• 1896 퀴리 부부
  방사능 현상과 라듐Ra이라는 방사성 원소 발견
  Ra는 세종류의 방사선 발사 - 알파(헬륨의 원자핵 H), 베타(전자), 감마(전자기파)
  Ra - Rn(라돈)으로 변형
  토륨과 폴로늄 - 두 방사성 원소 발견
  방사성 원소의 반감기
• 1911 러더퍼드
  원자가 가진 원자핵 밖의 전자수를 알아냄(전기인력)
  원자번호 =전자의 수
  1수소-1 전자
  3리튬-3 전자
  4베률륨-4 전자
  5붕소- 5전자

• 보어의 원자모형과 전자 궤도
• 양자역학
• 불확정성 원리
• 1926 슈뢰딩거 파동 방정식

• 동위원소(Isotope): 양성자수는 동일하지만 중성자수는 다른 원자
  화학적 성질은 같지만 무게차가 있는 원자
• 1938 미국 뒤퐁 - 나일론
  1) Nylon = 페놀 C6H5OH + 암모니아 NH3
  첫번째 합성화학 - 석탄과 공기와 물로 만든 실
  2) PE 섬유 - tetoron
  3) 폴리아크릴로니트릴 섬

물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르고, 열은 고온에서 저온의 물체로 이동한다. 자연의 섭리대로라면 결코 그 반대 현상은 일어나지 않는다. 만약 그 반대 방향으로 이동한다면 그것은 외부에서 힘이 가해진 경우 뿐이다.

 

화학 반응은 분자와 분자가 충돌해서 생긴다.
산화, 환원, 치환 등의 반응은 다른 종류의 분자가 충돌해서 일어나고, 분해반응과 중합반응 등과 같은 종류의 분자가 충돌해서 일어난다. 결국 화학 반응이 원자간에 작용하는 결합력 즉 인력 때뭉에 일어난다고 하더라도 충돌하지 않는, 즉 접촉하지 않는 원자나 분자사이에는 인력도 작용하지 못한다.

 

분자운동- 열에너지

 

화학 반응의 속도는 온도가 10도 상승할 때 약 2배가 된다.

 

어떤 화학 반응의 계 속에 유효한 작용을 하는 에너지를 자유 에너지라고 부른다. 그래서 발열반응이 진행된 경우에는 그 계가 가진 자유 에너지가 감소하고, 반대로 흡열 반응을 진행시켰을 때에는 계 내의 자유 에너지가 증가한다.

 

열역학의 법칙

• 촉매 - 화학 반응에서 그 반응속도를 빠르게 할 수 있는 제3의 물질

• 우주의 모든 현상은 물질, 에너지, 정보(촉매작용) 3요소에 의해 움직인다.

• 옥텟 - 원자가전자가 8개인 안정상태, 전자수가 8개 이외인 경우 그 원자가 화학적 활성을 나타내 다른 원자와 결합하려는 성질을 갖는다.

• 이온결합- 양이온 음이온 전기적으로 서로 끌어당겨 중화
  염류에만 한정된다.
• 공유결합 - 스핀이 반대방향인 전자를 가진 두개의 원자가 서로 조합을 유지하며 결합
• 금속결합 - 불특정 다수의 원자에 다수의 전자가 공유/ 열전도성
• 혼합형태