본문 바로가기

고등학교 화학

 (42)
유효핵전하와 슬레이터 규칙 유효핵전하와 슬레이터 규칙 Effective Nuclear Charge & Slater's Rule 전자가 1개인 원자 또는 이온은 핵과 전자 사이 정전기적 상호작용으로 위치 에너지를 계산할 수 있다. 그러나 전자의 수가 늘어나면, 전자-전자 사이 추가적인 상호작용이 생겨나고, 이 상호작용의 크기는 전자 위치에 따라 값이 달라지기 때문에 정확하게 계산하는 것이 불가능하다. 결과적으로 원자 내 전자 수가 늘어났을 때, 여러 가지 효과들을 다루기 위해서는 근사법을 사용해야 한다. 1. 가리움 효과와 유효핵전하 하나의 양성자와 전자만으로 이루어진 수소와 달리, 여러 개의 전자를 갖는 다전자 원자들은 핵과 전자 사이의 인력 상호작용 외에 전자들 사이 반발력 상호작용이 존재한다. 이러한 전자들 사이 반발 상호작용..
기체의 성질과 기체에 관한 실험 법칙 0. 들어가기 개인적인 잡담 더보기 2022학년도 새 학기가 시작되었고, 화학2 선택 학생수가 작년보다 많다. 대부분의 학생들이 이공계 관련 진로를 희망하고 있음과 동시에 수능에서 화학2를 선택하지 않을 거라는 점들을 확인했다. 이에 부응하기 위해 나는 학생들이 대학교에 진학한 이후 일반화학 수업을 듣기 전 준비 과정으로 화학2 수업을 운영하기로 했다. 진로 선택이라는 과목 성격을 보다 잘 살려보기로 했다. 되도록 시험 부담은 줄이고, 교육과정에 포함된 내용은 빠짐없이 다루되, 특정 단원을 왜 학습하고, 해당 성취 기준이 왜 중요하게 다뤄지는지에 대해 자세히 소개해야겠다고 마음먹었다. 그리고 2차시의 수업을 마쳤다. 그런데 생각보다 빠르게 문제점이 드러났다. 학생들이 말하길, 수업 내용이 너무 매콤하단다..
황산 구리 수용액은 왜 푸른색일까? 1. 황산 구리 수용액은 왜 푸른색일까? 중학교 또는 고등학교에서 '금속 착물(metal complex)'을 언급할 일은 없다. 주기율표는 배우지만 전이금속은 소개에 그치고, 배위결합 또한 현재 교육과정에는 포함되지 않는다. 전이금속과 배위결합이 중심이 되는 착물 개념을 학교 현장에서 생소해하는 것은 어찌보면 당연하다. 수업 중 '금속 착물'이라는 용어가 직접 사용될 일은 없지만, 은연 중에 다뤄지고는 있다. 대표적인 것이 색을 갖는 금속 이온 수용액이다. 우리는 황산 구리 수용액이 푸른색을 띤다는 사실을 알고 있으며, 이를 자연스럽게 받아들인다. 전기 화학 단원에서 구리 이온의 환원으로 인해 용액 내 구리 이온 수가 줄면, 수용액의 푸른색이 점차 옅어진다는 지문 또한 흔하게 볼 수 있다. 구리 이온이 ..
청사진 만들기 (Cyanotype) 청사진 만들기 (Cyanotype) 1. 시아노타이프 (Cyanotype, 청사진) 영국 천문학자인 존 허셜(John Herschel, 1792-1871)에 의해 시아노타이프가 최초로 개발되었다. 이후 최초의 여성 작가 안나 앳킨스(Anna Atkins, 1799-1871)에 의해 1843년부터 사진 분야에 이용되었다. 시아노타이프를 우리말로 바꾸면, '청사진(blueprint)'이다. 철 3가 이온(Fe3+)이 포함된 유기산 염의 감광성*을 이용한다. 사용되는 시료가 비교적 저렴하고, 과정이 간단하여 토목·건축·기계 등의 도면 복사에 주로 활용되었다. * 감광성(photosensitivity) : 빛에 의해 물리적 화학적 성질이 변하는 성질 복사할 그림이나 도면을 트레이싱지*에 그린 뒤, 감광지 위에 ..
용액의 증기압은 왜 용매보다 낮아지는가? 긴 글 주의 용액의 증기압은 왜 용매보다 낮아지는가? "용액의 증기압 내림 설명" 1. 용액의 증기압 가. 액체의 증기 압력 진공 상태의 밀폐 용기에 물(H2O)을 반쯤 채우면, 물은 금세 증발하여 나머지 공간을 수증기로 가득 채운다. 이 수증기는 용기 벽면과 물 표면에 수없이 부딪치며, 압력을 가한다. 이를 물의 증기압, 증기 압력(vapor pressure)이라 한다. 증기 압력 : 닫힌계의 액체와 그 증기가 동적 평형 상태를 이루고 있을 때, 해당 증기가 가하는 압력 주위 온도가 높아지면, 물은 더 많이 증발한다. 벽면에 부딪치는 수증기 입자 수가 이전보다 많아지고 자연스레 증기 압력도 커진다. 온도가 높아지면, 처럼 증기 압력은 급격히 커진다. 20 ℃, 물(H2O)의 증기 압력은 0.023 [b..
2017학년도 수능 9월 모의평가(2016.9.1.) 화학1 풀이 [20번] 2017학년도 수능 9월 모의평가(2016.9.1.) 화학1 풀이 [20번] [정답] ④ 1/3 [풀이] 폴더 정리를 하다가 이전에 만들어둔 풀이 pdf를 우연히 찾았다. 아마도 학생 질문으로 급하게 만들었던 것으로 기억한다. 이전 교육과정이지만 화학 반응의 양적관계 부분은 크게 달라진 것이 없기에 혹시나 하여 남겨둔다. 1. 반응물 A와 생성물 B, C는 모두 기체이다. 온도와 압력이 일정한 조건에서 기체의 부피와 몰수는 비례한다. 밀도는 질량/부피이므로, 기체의 부피(몰수)에 반비례 한다. 기체의 부피 ∝ 몰수 (온도, 압력 일정) , 기체의 밀도 ∝ 1/부피 2. 따라서 그래프로 주어진 밀도(상댓값)의 역수값는 해당 지점에서의 전체 기체 부피(몰수)를 뜻한다고 할 수 있다. 밀도의 역수값은 다음과 ..
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..
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..
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..

티스토리툴바