화학1 개념정리 1(화학의 첫걸음 - 화학의 유용성 / 탄소화합물 / 물질의 양과 화학 반응식)

1단원 화학의 첫걸음

1. 화학의 유용성

01. 의식주와 화학

1. 질소의 중요성
   • 질소는 생명체 내에서 단백질과 핵산 등을 구성하는 중요한 원소입니다.
   • 대부분의 생명체는 공기 중의 질소를 직접 이용하지 못합니다.

1. 합성섬유
   • 합성섬유는 간단한 분자를 이용하여 합성한 것입니다.
   • 천연섬유(면, 마, 모, 견)와 합성섬유(나일론, 폴리에스터 등)의 차이점:
     • 흡수성 및 촉감: 천연섬유는 흡수성과 촉감이 좋으나 합성섬유는 그렇지 않습니다.
     • 생산성: 천연섬유는 대량 생산이 어려우나 합성섬유는 대량 생산이 가능합니다.
     • 내구성: 천연섬유는 쉽게 닳지만 합성섬유는 질기고 쉽게 닳지 않습니다.

건축재료 특징

1. 철: 중요한 내용은 아니라고 언급.
2. 스타이로폼: 단열재로 사용되며, 부식이 거의 없고 열에 약한 특징을 가집니다.
3. 시멘트: 석회석(CaCO3)을 가열하여 생석회(CaO)를 만들고, 이를 점토와 혼합하여 시멘트를 만듭니다.
4. 콘크리트: 시멘트, 물, 자갈, 모래를 혼합하여 만듭니다.
5. 철근 콘크리트: 콘크리트에 철근을 넣어 강도를 높인 재료입니다.
6. 유리: 이산화 규소(SiO2)를 원료로 사용합니다.

2. 탄소 화합물

1. 탄화 화합물
   • 탄소(C)를 기본 구조로 하며, 질소(N), 산소(O), 플루오린(F) 등과 결합합니다.
2. 탄화수소
   • 탄소(C)와 수소(H)로 구성되어 있습니다.
   • 연소 시 열이 발생하여 연료로 사용됩니다.

• 주요 예시:
  • 메탄 (CH4): 액화천연가스, 실온에서 기체이며 무색, 무취입니다.
  • 프로판 (C3H8): 액화석유가스, 실온에서 기체이며 무색, 무취입니다.
  • 부탄 (C4H10): 액화석유가스, 실온에서 기체이며 무색, 무취입니다.

1. 에탄올 (CH3CH2OH)
   • 술의 주성분으로, 효모가 과일이나 곡물의 당을 발효하여 만듭니다.
   • 25도에서 무색 액체로 존재하며, 수용액은 중성을 띕니다.
   • 물과 기름에 잘 녹으며, 소독용 알코올, 약품 원료, 연료, 용매 등으로 사용됩니다.

1. 아세트산 (CH3COOH)
   • 알코올이 발효되어 만들어집니다.
   • 25도에서 무색 액체로 존재하며, 물에 녹으면 약한 산성을 띱니다.
   • 의료용 아스피린, 플라스틱, 염료 등에 이용됩니다.

1. 아세톤 (C3H6O)
   • 25도에서 무색 액체로 존재하며 특이한 냄새가 납니다.
   • 물에 잘 용해됩니다.
   • 매니큐어, 탄소 화합물 제거제로 사용됩니다.

1. 폼알데하이드 (CH2O)
   • 25도에서 무색 액체로 존재하며 자극적인 냄새가 납니다.
   • 물에 잘 용해됩니다.
   • 플라스틱, 가구용 접착제로 이용됩니다.

1. 원유(원류 분별 증류 이용)
   • 원유를 분별 증류하여 다음과 같은 구성 요소로 나눌 수 있습니다:
     1. 석유가스
     2. 나프타: 플라스틱의 원료로 사용
     3. 등유
     4. 경유
     5. 중유
     6. 아스팔트

탄소화합물의 다양한 용도

• 식품: 탄소화합물, 단백질, 지방 등
• 의류: 면, 마, 나일론, 폴리에스터 등
• 의약품: 아스피린 등
• 생활용품: 화장품, 합성세제 등

 

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2단원. 물질의 양과 화학 반응식

01. 몰

1) 원자량

우리 주위의 모든 물질은 원자, 분자 또는 이온들로 이루어져 있습니다. 질량이 작은 원자의 질량을 나타낼 때는 탄소 원자(C) 1개의 질량을 12로 정하고 다른 원자들의 질량을 상대적으로 나타내는데, 이것을 원자량이라고 합니다.

2) 분자량

원자가 모여 이루어진 분자의 질량 역시 실제 질량 대신 각 분자의 상대적 질량인 분자량을 이용하여 나타낼 수 있습니다. 분자량은 분자를 구성하는 모든 원자들의 원자량의 합으로 계산합니다.

3) 화학식량

염화 나트륨과 같이 분자로 존재하지 않는 화합물의 경우에는 구성 이온의 비를 나타내는 화학식을 통해 상대적인 질량을 구할 수 있습니다. 이를 화학식량이라고 합니다.

4) 몰

원자, 분자, 이온 등은 크기가 작아 일일이 세거나 재는 것이 불가능하기 때문에 몰이라는 단위를 사용합니다. 1몰은 6.02×10²³개의 입자로 구성된 집단을 뜻하며, 이를 아보가드로 수라고 합니다.

5) 몰-부피 관계

기체의 경우, 아보가드로 법칙에 따르면 0도, 1기압에서 1몰의 기체 분자가 차지하는 부피는 기체의 종류에 관계없이 22.4L가 됩니다.

02. 화학 반응식

1) 화학 반응식

화학 반응이 일어나는 과정을 화학식과 기호를 이용해 나타내는 것을 화학 반응식이라고 합니다.

2) 화학 반응에서 물질의 양적 관계

화학 반응에 참여하는 반응물과 생성물들 사이에는 일정한 비율 관계가 성립합니다.

03. 몰농도

1) 용해와 용액

용해는 용질이 용매에 녹는 현상을 의미하며, 용액은 두 가지 이상의 순물질이 균일하게 섞여 있는 혼합물을 의미합니다.

2) 용액의 농도

퍼센트 농도를 활용하면 용액 속에 들어 있는 용질의 질량을 구할 수 있습니다.

3) 몰농도

몰농도는 용질의 양에 비례하고, 용액의 부피에 반비례합니다.

4) 용액 만들기 실험

1. 전자저울로 용질의 질량을 측정합니다.
2. 비커에 용질을 담습니다.
3. 비커 속 내용물을 부피 플라스크에 첨가합니다.
4. 부피 플라스크의 눈금만큼의 물을 첨가합니다.