인기 글
-
물리화학
수은이 상온에서 액체인 이유
수은의 녹는점은 섭씨 -39도로, 상온(섭씨 약 25도)에서 액체인 유일한 금속입니다. 수은이 상온에서 액체인 이유를 알기 위해서는 먼저 금속 원소의 결합에 대해 알아야 합니다. 금속 원소끼리는 전자껍질의 일부가 겹쳐져 각 원자에서 방출된 자유전자가 금속 전체를 자유롭게 이동하여 결합하는 금속 결합을 이룹니다. 수은은 5d오비탈에 전자가 10개로 오비탈을 전부 채운 안정된 상태여서 결합할 때 전자가 방출되기 어렵습니다. 하지만 금속 중 녹는점이 가장 높은 (섭씨 3410도) 텅스텐은 5d오비탈에 전자가 4개밖에 없어 불안정해 결합할 때 전자가 방출되기 쉽습니다. 이로 인해 수은은 자유전자의 수가 적어 결합력이 약하고 텅스텐은 자유전자의 수가 많아 결합력이 큽니다. 녹는점을 결정짓는 요인은 원자와 원자 사..
-
생활과 화학
손난로의 원리
우리가 자주 쓰는 손난로는 크게 핫팩이라 불리는 일회용 손난로, 액체형 손난로, 그리고 지포 손난로라 불리는 기름 손난로가 있습니다. 우선 일회용 손난로는 철의 산화 열을 사용합니다. 일회용 손난로의 내부에는 고운 철가루와 촉매(약간의 염분과 수분, 활성탄 등의 탄소 가루)가 들어있는데, 포장을 뜯어서 흔들게 되면 철이 공기 중의 철과 반응하며 산화하고, 그 과정에서 열이 방출되어 주위가 따뜻해집니다. 사용이 간편하다는 장점이 있지만, 한번 산화된 철을 다시 환원시키기는 어려워 재사용이 불가능하다는 단점이 있습니다. 액체 손난로는 내부에 대부분 아세트산 나트륨(CH3COONa)과 똑딱이라 부르는 금속조각이 들어있습니다. 아세트산 나트륨은 실온에서는 고체상태이지만, 가열하면 액체상태로 변합니다. 액체상태의..
-
무기화학
요소
요소는 카보닐기의 양쪽에 아미노기가 결합해있는 화합물로 흔히 우레아(urea)라고도 합니다. 화학식은 (NH2)2CO이며 IUPAC명은 다이아미노메탄온입니다. 세계 최초의 유기화합물이며 19세기에 독일의 화학자 프리드리히 뵐러가 암모니아와 시안산을 합성하여 만든 시안산 암모늄을 산소 없이 가열하여 만들어내었습니다. 이 사건 이후 유기화합물의 정의가 바뀌게 됩니다(이 글 참조). 생명체에서는 단백질의 대사과정에서 만들어진 암모니아를 이산화탄소와 물등의 물질과 반응시켜 독성을 약화시켜 배출하는데, 이 과정을 '오르니틴 회로'라 부르며 이 과정에서 만들어지는 것이 요소와 요산(C5H4N4O3)입니다. 반응식은 CO2 + H2O + 2NH3 → (NH2)2CO + 2H2O로 간단하게 나타낼 수 있습니다. 공업적..
-
전기화학
전기화학-산화환원반응
전기화학이란 화학반응에서 전자의 이동을 중심으로 하는 화학의 한 분야를 말합니다. 전자의 이동을 중심으로 하기 때문에 마찬가지로 전자의 이동으로 정의되는 산화-환원 반응과 관련이 깊으며, 화학반응을 이용해 전류를 발생시키거나, 반대로 전류를 통해 화학반응을 일으키는데 초점을 맞춥니다. 산화-환원 반응은 일반적으로 반응 과정에서 반응물들이 전자를 얻고 잃는 반응을 말합니다(수소나 산소를 이용해 정의되기도 함). 이때 전자를 잃은 물질은 산화되었다고, 얻은 물질은 환원되었다고 표현합니다(수소의 경우도 이와 같으나 산소의 경우는 일반적으로 산소와 결합한 물질은 산화되었다, 산소와의 결합이 끊어진 물질은 환원되었다 표현함. 단, 플루오린화 산소의 경우는 반대로 플루오린이 환원, 산소가 산화됨). 화학반응에는 전..
-
물리화학
분자 사이에 작용하는 힘-분산력
분자 사이에 작용하는 힘은 분자 내에서 작용하는 힘(분자를 이루고 있는 원자 사이에서 결합에 의해 발생하는 힘)에 비해 크기가 매우 작으며, 비교적 먼 거리에서도 작용하고, 크기가 녹는점, 끓는점과 비례한다는 특징이 있습니다. 분자 사이에 작용하는 힘은 크게 쌍극자가 관여하는 힘과 무극성 분자 간에 작용하는 분산력(반 데르 발스 힘)으로 나눌 수 있습니다. 분산력이 작용하는 원리를 이해하기 위해서는 편극에 대해 알아야 합니다. 편극이란 분자의 전자들이 분자 근처의 전하에 의해 한쪽으로 쏠리는 현상을 말하는데, 무극성 분자에서 편극이 일어나면 순간적으로 무극성 분자가 쌍극자로 바뀌는데, 이렇게 형성된 쌍극자를 순간 쌍극자라 합니다. 그리고 분산력은 한 무극성 분자가 순간 쌍극자가 되고, 이 순간 쌍극자의 ..
