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화학/화학이야기

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[화학 실험] 파라오의 뱀 (Pharaoh's Serpent) 파라오의 뱀 (Pharaoh's Serpent) - 몇 년 전인지 정확히 기억나지는 않지만, 아래 영상이 어느 페이스북 페이지에서 높은 조회수를 기록하며, 관심을 받은 적이 있다. 반응 자체가 화려한 데다가 마치 신화 속의 한 장면 같은 상황이 연출되어 "지옥문이 열린다."와 같은 제목으로 이곳저곳 퍼졌다. - 영상 썸네일만 보아도 꼬마들의 "크라켄!!!" 떼창이 들리는 듯하다. Chemische Reaktion NH4Cr2O7 mit HgSCN [출처] 업로더:Albert Schweinstein, https://youtu.be/QzjPva_MUAg - 영상의 제목을 대충 느낌만으로 번역하자면, (NH4)2Cr2O7 과 Hg(SCN)2의 화학반응 정도가 될 듯하다. (영상 제목에 중크롬산 암모늄과 티오시..
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 1916년, 《The Atom and The Molecule》을 통해 결합 이론을 발표했다. 각 원자의 바깥 껍질에 존재하는 홀전자들이 서로 쌍을 이루며 결합한다는 내용이었으며, 전자쌍 결합을 설명하기 위해 점 구조식(electron-dot structure)을 제안했다. 이것이 원자가 결합 이론(Valence Bond Theory, VBT)의 시작이다. 루이스의 이론은 어빙 랭뮤어(Irving Langmuir, 1881-1957)에 의해 옥텟 규칙으로 발전했다. 또한, 1927년, ..
화학 전문 용어가 궁금하다면? * IUPAC은 International Union of Pure and Applied Chemistry의 약자로, 우리말로 국제 순수 응용 화학 연합이다. 1919년 창설된, 화학자들을 대표하는 여러 조직들의 연합회라고 할 수 있다. 화학 분야에서 사용되는 규격, 정의, 명명법 등에 대한 표준을 제공한다. 특히 화학 전공 학생들에게는 유기 화합물의 명명법을 언급할 때, 함께 언급되는 유명한 조직이다. * IUPAC 홈페이지 : iupac.org/ * IUPAC에서는 화학자들 사이의 공통 언어를 유지하기 위한 명명법과 용어에 관한 내용을 책으로 출판하는데, 각각의 책자를 색깔로 구분하는 것이 특징이다. iupac.org/what-we-do/books/ 에 총 8 가지 Color Book이 게제되어 있는데..
표준 상태, 표준 엔탈피, 표준 자유에너지 표준 상태, 표준 엔탈피, 표준 자유에너지 Standard state, Standard enthalpy, Standard free energy 0. 들어가기 표준 반응 자유 에너지(ΔrG ˚)와 반응 자유에너지(ΔrG )의 관계를 오인하는 경우가 종종 있다. 이전 글(151)에서도 관련 내용을 짧게 언급했었다. 가장 대표적이면서도 쉽게 빠지는 오류가 ΔrG ˚(표준 반응 자유에너지)와 ΔrG (반응 자유에너지)를 25 ℃의 자유에너지와 그 외 온도의 자유에너지로 구분하는 것이다. 사실, 이렇게 구분하면 ΔG ˚ = ΔH ˚ - TΔS ˚ 식의 온도항에 25 ℃(298.15 K) 외의 값이 대입되는 상황을 이해할 수가 없어진다. 왜냐하면, ΔG ˚가 오직 25 ℃에서의 자유에너지만을 나타내는 것이라고 생각..
무수 아세트산과 아세트산 무수물의 차이 무수 아세트산과 아세트산 무수물의 차이 1. 이야기의 시작 며칠 전, 와이프가 학교에서 겪은 일에 대해 이야기를 하다가 무언가 자꾸 대화가 어긋나고 있음을 느꼈다. 문제의 주원인은 '무수 아세트산'이었다. (부부 사이 대화에 등장하는 단어 치고 평범하진 않지만, 전공이 같다 보니 이런 일이 종종 있다.) 둘은 '무수 아세트산'이라는 동일한 단어를 썼지만, 각자 다른 것을 떠올리고 있었다. 대화는 하고 있었으나 의미 전달이 제대로 되지 않는 상황이었다. 와이프에게 있어서 '무수 아세트산'은 '아세트산 무수물' acetic anhydride, (CH3CO)2O 과 같은 말이었다. 무수물(anhydride)이란, 두 분자의 카복실산으로부터 물 분자(H2O) 하나가 제거된 형태의 화합물을 나타내는 용어다. CH..
프랭크-콘돈 원리 (Franck-Condon Principle) 프랭크-콘돈 원리 (Franck-Condon Principle) '싸늘하다. 가슴에 비수가 날아와 꽂힌다. 하지만 걱정하지 마라. 전자는 핵보다 빠르니까.' 프랭크-콘돈 원리(Franck-Condon Principle)는 '분광학'과 '양자 화학'에서 분자 전자 전이 스펙트럼의 미세 진동 구조를 설명한다. 물리 화학 서적에는 프랭크-콘돈 원리를 다음과 같이 설명하고 있다. "핵은 전자에 비해서 대단히 큰 질량을 갖기 때문에 전자 전이는 핵이 미처 감응하기 전에 빠르게 일어난다." 전자 전이에 의해서 분자 안의 새로운 영역에 급격하게 전하 밀도가 형성되고, 다른 곳에서는 없어지며, 이 때문에 본래 정지하고 있던 핵들이 급격하게 새로운 힘의 장에 노출된다. 핵들은 이 새로운 힘 때문에 처음 위치, 즉 급속한..
용액의 농도 : 원하는 농도의 용액 만들기 용액의 농도 - 원하는 농도의 용액 만들기 - 1. 농도 (concentration) 농도를 나타내는 영단어는 'concentration'이다. 그러나 이 단어는 '집중'이라는 뜻으로 더 익숙하다. 굳이 이러한 의미를 살려 화학에서의 농도를 설명하자면, 섞여 있는 여러 화학종(용액) 중에 관심 있는 대상(용질)에 '집중'하는 것 정도로 말할 수 있겠다. '농도'라는 단어는 '묽다', '진하다'의 표현과 함께 사용된다. 이는 용액(용질+용매, solution)의 상태가 어떻다는 것을 말해준다. 관심 대상인 용질(solute)에만 초점을 두고 다시 표현하면 전체 용액 중 용질이 많다, 적다 정도로 바꾸어 쓸 수 있다. "밀가루 반죽이 묽다. 소금물의 농도가 묽다" 결국 반죽과 소금물의 묽고, 진함은 관찰자가..
화학 결합과 거리에 따른 에너지 변화 화학 결합과 거리에 따른 에너지 변화 0. 들어가기 더보기 2009 개정 교육과정 화학1의 세 번째 단원명은 "아름다운 분자 세계"이다. 새롭게 개정된 2015 교육과정에서는 "화학 결합과 분자의 세계"이다. 교육과정은 바뀌었지만 다루는 내용은 큰 차이가 없다. 결합의 형성과 그 결과물로 생성된 분자의 구조에 대해 주로 다룬다. 단원명만으로 학습 내용을 파악하기에는 이번 교육과정이 명확하지만, 해당 단원을 가르칠 때, 간접적으로 내 마음을 표현해준 것은 2009 개정 교육과정이다. 원자가 다른 어떤 원자에 이끌려 분자를 이룬다는 사실이 너무나 아름답다. 수업 시간에 이런 이야기를 하면, 아이들은 나를 이해할 수 없다는 듯이 웃는다. (벤젠 고리가 막~~ 연결되어 있는 복잡한 구조 보면 누구나 막~~ 설레..
자유에너지와 화학 평형의 위치 0. 들어가기 더보기 2015 개정 교육과정 "화학2" 교과목에서 깁스 자유에너지가 빠졌다. 정확하게는 과학 계열 전문 교과로 분류되는 "고급 화학"으로 올라가버렸다. 학생들의 진로 선택 교과로 분류된 "화학2" 까지는 선택에 따라 일반 학교에서 개설이 되기에 어려움까지는 없겠지만, 고급 화학은 과학중점학교나 과학고, 소인수 교육과정을 운영하지 않고서는 개설이 쉽지 않을 듯하다. 아마도, 교육과정 편성 위원분들께서는 "깁스 자유에너지와 반응의 자발성"개념을 일반 학생들에게 소개하는 것이 큰 의미를 갖지 않는다고 생각하셨거나 너무 과하다고 생각하셨을지 모른다. (대부분의 화학 관련 구술 면접에서 반응의 자발성이 빠지지 않고 거의 매년 등장했던 것을 생각해보면, 화학 전공 교수님들께서 반응의 자발성에 관한 ..
아레니우스에 대한 모든 것 아레니우스에 대한 모든 것 0. 들어가기 화학 공부를 하다보면, 아레니우스(Arrhenius)라는 이름을 한 번 쯤은 듣게 된다. 고등학교 화학1 산과 염기 단원 도입 부에서 다양한 산과 염기의 정의와 함께 처음 접하는 것이 일반적이다. 산-염기 화학에서 아레니우스의 산-염기 정의가 '브뢴스테드-로우리(Brønsted-Lowry)'나 '루이스(Lewis)'의 정의에 비해 설명 가능 사례가 적어 그의 업적을 가볍게 여길 수도 있지만, 생각보다 엄청난 인물이다. 현재 우리가 당연시 여기는 이온성 해리(ionic dissociation) 개념이 아레니우스 머리에서 나왔다. * 이온성 해리란, NaCl 이 물에 녹으면, 외부에서 어떤 전기적 힘을 가하지 않아도 Na+와 Cl-의 이온 형태로 나누어지는 현상을 말..
투광도와 흡광도 사이 로그 관계가 성립하는 이유 1. 투광도와 흡광도 투광도(transmittance, T )는 빛이 얼마나 시료를 잘 통과하는가에 대한 척도이며, 흡광도(absorbance, A )는 시료가 얼마나 빛을 잘 흡수하는가를 나타내는 척도이다. 투광도가 클수록 시료의 흡광도는 작아지며, 빛을 잘 흡수하는 물질일수록 빛이 잘 투과하지 못한다. 이렇게 의미적으로만 보면 마치 투광도와 흡광도가 서로 자유롭게 변환될 수 있는 개념처럼 보이지만, 실제로 두 개념을 상호 전환하기 위해서는 로그 관계를 거쳐야 한다. 다시 말해, 투광도 0.1은 시료가 초기 빛의 10 %를 투과시켰다는 의미이지만, 그렇다고 곧 흡광도가 0.9인 것은 아니다. 이 경우 흡광도는 1이다. 마찬가지로 투광도 0.01은 1 %의 빛을 투과시켰다는 의미이지만, 흡광도는 0.99..
원자 모형의 변천 (2) 원자핵의 발견 * 본문의 글은 다음의 링크의 글과 연결됩니다. 원자 모형의 변천 (1) 원자 내부가 왜 궁금해진걸까? : https://stachemi.tistory.com/132 원자 모형의 변천 (1) 원자 내부가 왜 궁금해진걸까? 원자 모형의 변천 (1) 원자 내부가 왜 궁금해진걸까? - 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 - 러더퍼드 원자 모형 - 1. 어니스트 러더퍼드 '핵물리학의 아버지' 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford, 1871-1937)는 뉴질랜드 출신 물리학자이다. 1895년 런던국제박람회 장학생으로..

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