화학, Chemistry
물질의 성질과 변화와 그에 수반되는 에너지에 대해 연구하는 학문이다. 화학은 환경을 보호하면서 친환경적인 녹색 에너지를 만들어내고, 인간을 구성하는 유전자, 단백질 구성에 대한 지식을 이용하여 질병을 이해하고, 약을 만들며, 생명의 기원에 대해 고찰하기도 한다.
화학 : 물질(matter)을 다루는 학문
① 물질의 구성, 성질, 구조
② 물질의 변화
물질, matter은 질량과 부피를 가진 모든 것이다. 특히 우리의 주 관심 대상은 물질의 조성, composition으로 그 물질을 이루는 더 작은 물질, substance들의 유형과 양에 있다. Substance라는 것은 일정하고 고정된 조성을 지니는 것을 의미한다.
물질을 이해하려면 각 물질이 가지는 고유한 특성인 성질, property에 대해서 이야기 한다. 성질에는 물리적 성질과 화학적 성질 두가지가 있다. 물리적 성질, physical property은 다른 물질로의 변화나 상호작용 없이 물질 그 자체가 나타내는 성질이다. 색, 녹는점, 전도성, 밀도, 열팽창률 등이 물리적 성질에 속한다. 물리적 변화, physical change는 물질이 조성의 변화 없이 물리적 형태를 바꿀 때를 의미한다. 물리적 변화는 다른 물리적 성질이 변화하는 원인이 된다. 얼음이 녹아서 물이 되면 굳기, 밀도, 유동성 등의 여러 물리적 변화가 일어난다. 하지만 조성은 전혀 변하지 않고 물은 물이다.
화학적 성질, chemical property은 다른 물질로 변화하거나 다른 물질과 반응할 때 물질이 나타내는 성질이다. 가연성, 부식성, 산과의 반응성 등이 화학적 성질이다. 화학적 변화, chemical change 또는 화학 반응, chemical reaction은 한 물질이 조성을 바꾸어 다른 물질로 바뀔 때 일어난다. 물을 전기분해하면 산소와 수소가 생성된다. 물, 산소, 수소는 서로 물리적, 화학적 성질이 다르다. 그리고 일단 수소와 산소로 분리되고 나면 이 둘은 더이상 물이 아닌 서로 다른 물질이 되는 것이다.
물질의 상
① 고체(solid)
○ 단단한 모양과 고정된 부피를 가지고 있음
② 액체(liquid)
○ 고체보다 불규칙
○ 움직임이 비교적 자유롭기 때문에 흐르는 성질이 있음
○ 일정한 모양이 없어서 담는 그릇의 모양에 따라 모양은 변하지만 부피 일정
③ 기체(gas)
○ 액체보다 훨씬 불규칙
○ 분자 사이의 거리가 매우 멀기 때문에 분자 간 영향력 전무
○ 같은 부피의 고체나 액체에 비해 매우 가벼움, 압축하면 모양과 부피가 달라짐, 공간 차지
물질의 분류
① 순물질 : 홑원소 물질과 화합물로 구분
② 혼합물 : 균일 혼합물과 불균일 혼합물로 구분
③ 홑원소 물질
○ 한 가지의 원소로만 이루어진 물질
○ 예 : 구리(Cu), 질소(N2), 철(Fe), 다이아몬드(C), 알루미늄(Al)
④ 화합물
○ 두 가지 이상의 다른 원소들이 일정 비율로 구성된 물질
○ 예 : 이산화탄소(CO2), 황산구리(CuSO4), 물(H2O)
⑤ 균일 혼합물(용액)
○ 두 가지 이상의 순물질이 균일하게 섞여서 모든 부분의 조성이 같은 혼합물
○ 예 : 공기, 설탕물, 소금물, 합금
⑥ 불균일 혼합물
○ 두 가지 이상의 순물질이 불균일하게 섞여서 취하는 부분에 따라 조성이 다른 혼합물
○ 예 : 흙탕물, 우유, 화강암, 혈액, 연기
물질의 성질
① 물리적 성질
○ 어떤 물질의 화학적 조성의 변화 없이 물질의 상이나 형태만의 변화가 일어나는 것
○ 예 : 색깔, 녹는점, 끓는점, 밀도, 용해도 등
② 화학적 성질
○ 어떤 물질이 화학적 반응을 통해 새로운 물질로 변환하는 것
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