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화학/화학이야기

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물의 산해리상수는 얼마일까? 물의 산해리상수는 얼마일까? 물의 pKa 는 14.0 ? 15.7 ? 0. 들어가기 2015 개정 교육과정에서 물의 이온곱상수(Kw)가 화학1으로 내려왔다. '화학 평형' 대부분이 화학2에 그대로 머물러 있기 때문에 평형상수 개념없이 설명해야 한다. 마땅한 방법이 생각나지는 않는다. 그저 시간 날 때, 관련 내용을 블로그에 정리해놓고 수업 때 참고자료 정도로 안내해야겠다는 대략적인 생각만 갖고 있었는데, 우연히 재미난 글 을 접하게 되어 계획보다 일찍 관련 내용을 포스팅 하게 되었다. 물론, 고둥학교 화학2를 약간 넘어서는 내용이 일부 포함되어있어 화학1 수업 자료용이 되기는 어려울 듯 하다. 주로, 물의 이온곱상수(Kw)와 산해리상수(Ka)에 대한 것이다. 대다수의 일반화학 교재에서는 물의 pKa = ..
공기의 밀도 구하기 공기의 밀도 구하기 LNG는 창문을 열고, LPG는 빗자루로 쓸고, 1. 공기의 밀도는 얼마일까? 밀도는 단위 부피당 존재하는 물질의 질량이다. 4 ℃ 물의 밀도는 1 [g/mL] 다. 부피 실린더로 1 [mL] 부피를 정확하게 재어 저울에 올려놓으면, 저울 눈금이 정확히 1 [g]을 가리킨다는 뜻이다. 이와 같이 밀도는 물질의 부피와 질량 사이의 관계를 보여준다. 그렇다면, 공기의 밀도는 얼마일까? 일반적으로 밀도는 기체, 액체, 고체로 갈수록 커진다. 물은 액체고, 공기는 기체 혼합물이니 당연히 물보다는 공기의 밀도가 작을 것으로 예상할 수 있다. 검색해보니 15 ℃ 조건에서 약 1.225 [kg/m3] 정도라 한다. 이 값이 도대체 얼마나 작은걸까? 간단한 단위 환산을 통해 알아보자. (참고로 kg..
[스크랩] 카페인의 흡수스펙트럼 (UV Spectrum of Caffeine) 카페인의 흡수스펙트럼 대학교 일반화학 실험 목록에 어지간해서는 빠지지 않는 카페인 추출 실험. 커피나 차(tea), 또는 간단히 에너지 음료 등에서 카페인을 추출하고, 결과물을 확인한다. 추출 결과를 확인하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있는데, 그중 카페인의 UV 스펙트럼을 활용하는 방법은 여러 방면에서 편리하다. 정성 분석, 정량 분석이 모두 가능하고, 추출된 카페인이 다소 미량일지라도 스펙트럼 개형을 통해 추출 여부 정도는 확인할 수 있기 때문이다. 추출한 물질이 카페인이 맞는지 확인하기 위해서는 표준 시료(카페인)의 흡수스펙트럼이 반드시 필요하다. 가장 좋은 방법은 카페인 표준 시료(standard)를 만들어 직접 스펙트럼을 측정하고, 추출한 결과물과 비교하는 것이다. 이 과정을 거칠 경우 측정..
원자 모형의 변천 (3) 보어의 원자 모형 * 본문은 다음 글들과 연결됩니다. - 원자 모형의 변천 1. 원자 내부가 왜 궁금해진 걸까? : https://stachemi.tistory.com/132 원자 모형의 변천 (1) 원자 내부가 왜 궁금해진 걸까? 원자 모형의 변천 (1) 원자 내부가 왜 궁금해진 걸까? - 돌턴의 원자 모형, 톰슨의 원자 모형- 1. 원자 내부가 궁금할 필요가 없던 시절 - 돌턴의 원자론 내부에 대한 궁금증은 그 속에 더 작은 무언 stachemi.tistory.com - 원자 모형의 변천 2. 원자핵의 발견 : https://stachemi.tistory.com/137 원자 모형의 변천 (2) 원자핵의 발견 * 본문의 글은 다음의 링크의 글과 연결됩니다. 원자 모형의 변천 (1) 원자 내부가 왜 궁금해진걸까? : ht..
수소 선 스펙트럼 (Spectrum of Hydrogen) 수소 선 스펙트럼 (Spectrum of Hydrogen) 1. 스펙트럼 스펙트럼(spectrum)이란, 빛을 파장에 따라 분해하여 나열한 것을 말한다. 빛을 분해하기 위해서는 분광기가 필요하다. 프리즘(prism)은 가장 간단한 분광기다. 프리즘을 이용해 태양광(백색광)을 분해하면, 연속된 스펙트럼이 나타나는데, 그 이유는 태양이 방출하는 빛이 전체 파장 영역을 포함하고 있기 때문이다. - 2. 선 스펙트럼의 관찰 1752년 스코틀랜드의 호기심 많은 자연철학자 토머스 멜빌(Thomas Melvill, 1726-1753)은 다양한 염(salt)을 태워보다가 물질마다 고유한 불꽃색을 갖는다는 사실을 알게 되었다. 그리고 불꽃이 내뿜는 빛을 프리즘에 통과시키자 일반적인 빨주노초파남보의 연속적인 스펙트럼이 아..
LCAO 분자 오비탈 (LCAO Molecular Orbital) * 연관된 글 : stachemi.tistory.com/192 분자 궤도함수 이론 (Molecular Orbital Theory, MOT) [알림] * 원자가 결합 이론(VBT)과 분자 궤도함수 이론(MOT)의 차이에 대한 일반화학 수준의 글입니다. Schrodinger 파동 방정식을 분자에 어떻게 적용했는지에 주목하여 작성한 글이며, 구체적인 분자 stachemi.tistory.com LCAO 분자 오비탈 (LCAO Molecular Orbital) "MO와 LCAO-MO" 1966년, 로버트 멀리컨(Robert S. Mulliken, 1896-1986)은 《chemical bond and the electronic structure of moleculaes by the molecular orbital..
[스크랩] 용해도 규칙 (Solubility Rule) 0. 들어가기 중학교 과학에서 침전 반응(앙금 생성 반응)을 배운다. 이온의 존재를 확인하기 위한 탐구 활동으로 포함되어 있다. 화학에서 침전 반응은 정성 분석을 위한 훌륭한 도구다. 침전 생성 여부를 통해 수용액 내 포함된 양이온 또는 음이온이 무엇인지 가늠할 수 있게 해 준다. 침전물이 독특한 색깔까지 갖는다면 보다 효과적이다. 이런 의미에서 중학교 교육과정에서 불꽃반응 등과 함께 앙금 생성 반응을 포함되었다는 사실 자체는 매우 바람직하다. 그러나 안타깝게도 학생들에게 그저 암기해야 할 것이 많은 단원 정도로 여겨지는 경우가 많다. AgCl 흰색, AgBr 연노란색, AgI 노란색, PbI2 노란색, CuS 검은색 등 색깔과 침전(앙금)을 연결하고, 이온 조합을 암기하는데 급급하다. 사실 암기하고 있..
분자 궤도함수 이론 (Molecular Orbital Theory, MOT) [알림] * 원자가 결합 이론(VBT)과 분자 궤도함수 이론(MOT)의 차이에 대한 일반화학 수준의 글입니다. Schrodinger 파동 방정식을 분자에 어떻게 적용했는지에 주목하여 작성한 글이며, 구체적인 분자의 파동 방정식 풀이, LCAO 분자 궤도함수, 이원자 분자의 MO 도표 등에 관한 내용은 포함되어있지 않습니다. * 이전 글 : 원자가 결합 이론(169) 원자가 결합 이론 (Valence Bond Theory, VBT) 원자가 결합 이론 (Valence Bond Theory, VBT) "하이틀러-런던의 접근법을 바탕으로 설명하는 원자가 결합 이론" 1. 역사 미국의 화학자 길버트 루이스(Gilbert N. Lewis, 1875-1946)는 1916 년, 《The Atom and T.. stac..
반트 호프 식 (van't Hoff equation) - 묽은 용액의 삼투압 반트 호프 식 (van't Hoff equation) "묽은 용액의 삼투압" 1. 삼투압 순수한 용매와 용액이 반투막을 사이에 두고 분리되어 있을 때, 순수한 용매가 용액 속으로 이동하려는 자발적인 경향을 삼투 현상(osmosis)이라 한다. 이러한 용매의 유입을 완전히 막기 위해서는 용액 쪽에 별도의 압력을 가해주어야 하는데, 이때 필요한 최소 압력을 삼투압(osmotic pressure, Π )으로 정의한다. 묽은 용액의 삼투압은 용액 내 포함된 용질의 몰농도에 의존하며, 다음과 같은 반트 호프 식(van't Hoff equation)으로 나타낼 수 있다. (CB = nB/V = 용액의 (용질) 몰농도) 2. 반트 호프식의 증명 용액에 가해진 삼투압의 크기를 구하기 위해서는 서로 다른 압력(p vs ..
삼투와 삼투압, 그리고 농도 평형 [ 긴 글 주의 ] 삼투와 삼투압, 그리고 농도 평형 "그래서 언제까지 일어나는 건데?" 0. 들어가기 고등학교 화학2, 용액 단원에서 총괄성(colligative property)에 대해 다룬다. 학생들은 증기압 내림, 끓는점 오름, 어는점 내림, 삼투압을 차례로 배운다. 교육과정에서는 이 네 가지 개념을 두 가지 성취 기준으로 구분하여 제시한다. 과학과 교육과정(제2015-74호) [12화학Ⅱ01-09] 묽은 용액의 증기압 내림, 끓는점 오름, 어는점 내림을 이해하고, 일상생활의 예를 들 수 있다. [12화학Ⅱ01-10] 삼투 현상을 관찰하고, 삼투압을 설명할 수 있다. 화학2가 배추를 소금에 절이는 것과 같은 실생활 삼투 현상을 소개하고 체험하는 정도에 머무르는 교과목이라면, 위의 성취 기준을 가볍..
두 종류의 반응물로 이루어진 2차 반응 두 종류의 반응물로 이루어진 2차 반응 A + B → P 반응의 적분 속도식 두 종류의 반응물 A와 B가 생성물 P를 만들어내는 화학반응식은 다음과 같다. 이 반응이 A와 B에 대해 각각 1차 반응이라면, 전체 반응 차수는 2차가 된다. 이런 반응은 우리가 일반적으로 다루는 A → P 의 2차 반응보다는 다소 복잡하다. 그래서 보통은 혼합된 2차 반응, 복잡한 2차 반응이라고 불린다. 하지만, 실제로 두 종류의 반응물이 관여하는 반응은 수없이 많고, 흔하게 일어난다. 따라서 이러한 반응식을 접할 일은 매우 잦다. 이 반응에 대한 속도식을 나타내면 다음과 같다.(1) 위 반응의 속도는 반응물 A와 B의 농도에 각각 의존한다. 시간이 지남에 따라 A와 B의 농도는 함께 감소하는데 초기 농도에 따라 제각각 다..
화학 반응의 속도 화학 반응의 속도 - 반응식의 화살표에 관심을 갖다 - 1. 반응 속도와 반응 경로 1.1. 화학 반응의 빠르기 속도란, 빠르고 느린 정도를 나타내는 물리량이다. 역학에서 속도는 단위 시간 동안 물체가 이동한 거리(변위)로 정의된다. 화학에서는 물체 대신 물질을, 물체의 이동 대신 물질의 변화를 다룬다. 물질의 화학적 변화를 반응(reaction)이라 한다. 반응이 진행되면, 반응물은 줄면서 생성물이 늘어난다. 반응물이 줄어드는 정도, 생성물이 늘어나는 정도로 반응의 빠르기를 나타낼 수 있다. 반응 속도는 단위 시간당 반응물 또는 생성물의 농도 변화로 정의한다. 반응 속도를 나타내는 물질이 반응물인지 생성물인지는 중요치 않다. 관찰자 마음이다. 반응물은 농도 감소량(- d [A])을, 생성물은 농도 증가..

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