화학 잘하는 법은 화학의 기초를 탄탄하게 하는 것!
화학을 잘하고 싶으신 여러분, 반갑습니다. 오늘의 공부입니다.
이번 시간에는 화학을 잘하기 위한 기초적인 개념을 정리해보겠습니다.
화학은 꽤나 수학과 비슷한 과목이라고 볼 수 있는데요, 화학의 첫걸음은 화학식입니다. 화학식에 대해 충분한 이해도를 갖춘다면 화학반응식을 세우는 데에 어려움이 없게 됩니다.
화학반응식을 세워서 계수를 맞추고, 계수가 갖는 의미를 확실하게 이해한다면 화학1의 50%를 해결할 수 있는 실마리를 얻은 것이나 마찬가지입니다.
만약 어느 정도 화학 공부를 하시다가 아보가드로수나 몰, 오비탈 등의 개념에서 막히셨다면 대부분의 문제는 화학식 개념에서 발생한 것입니다.
그래서 이 글은 어느 정도 화학 공부를 하시다 화학의 기초 때문에 어려움을 겪으시는 분들을 대상으로 하고 있습니다. 만일, 이 글에서 다루는 화학의 기초에 큰 어려움을 느끼시는 완전 화학 노베이스 상태에 계신다면 이 블로그에서 다루는 초등과학 코너부터 차근차근 학습해보시는 것을 권합니다. 생각보다 중학생이나 고등학교 문과생에게도 초등과학을 제대로 짚고 넘어가는 것은 만만한 일이 아닙니다. 쉬울 것이라고 예단하지 마시고 찬찬히 보시면 화학 실력을 비롯해 과학 전반에서의 이해도가 점차 성장하고 있음을 느끼실 겁니다. (의지와 용기를 낸다면 금방 다 읽어 화학 노베이스 탈출을 빨리 할 수 있습니다.)
그럼 화학의 기본 개념을 잘 이해하고 계신지 다음 물음에 답하며 기초 화학 개념을 정리해봅시다.
화학의 기본 개념 정리
1. 원소기호를 알고 있는가?
원소기호라는 것은 H, O, C 등을 말합니다.
2. 옥텟규칙을 알고 있는가?
안쪽을 안정시키려면 전자가 2개,
바깥쪽을 안정시키려면 전자가 8개가 필요합니다.
3. 주기율표를 보고 전자, 최외각전자, 전자껍질이 무엇인지 말할 수 있는가?
* 전자껍질은 주양자수라는 개념과 관련되어있으며, 주양자수에는 여러 종류의 오비탈이 있습니다. 혹시 전자껍질을 모른다 해도 앞으로 정리해나갈 것이므로 걱정은 NO!
4. 전하량과 관련하여 이온결합의 원리를 알고 있는가?
정전기적 인력에 의해 결합하며 전하량은 합쳐서 0이 됩니다.
5. 간단한 화학반응의 화학반응식을 쓰고 계수를 맞출 수 있는가?
먼저, 화학식을 알아야 화학반응식을 알 수 있습니다.
넓은 의미의 화학식: 분자식, 이온식
수소의 원소기호: H
수소의 분자식: H2 (이유: 최외각전자가 1개여서 혼자 있으면 불안정한 상태. 그래서 옆에 있는 수소원자와 전자를 공유하면서 결합한 상태로 존재합니다.)
H는 단독 원자, H2는 원자가 2개 붙어 존재하는 분자라고 부릅니다.
산소도 자연 상태에서 단독으로 존재하지 않습니다. 최외각전자가 6개여서 불안정하기 때문에 옆에 있는 산소원자와 2개의 전자를 공유하면서 O2의 형태로 존재합니다.
탄소는 원소번호 6번으로 최외각전자가 4개로 불안정합니. 그래서 탄소는 4군데에 공유결합을 하는 성질이 있습니다.
탄소 4군데에 수소 1개씩 공유결합을 통해 붙이면 탄소 1개에 수소 4개가 붙어 CH4라는 메테인이 됩니다.
탄소는 이렇게 4군데에 무언가가 붙습니다. 탄소끼리도 붙고 산소도 붙고 등등 공유결합이 가능하다면 엄청 많은 종류가 붙는데 탄소화합물이라는 단원에서 배우게 된답니다.
우리 주위에 있는 많은 물질은 탄소화합물이며 사람의 몸도 그렇습니다. (예를 들어 단백질의 기본단위체인 아미노산의 구조를 보면 중심원소가 탄소입니다.)
화학반응식은 분자와 분자가 반응하여 성질이 변한다는 것입니다.
성질이 변한다는 것은 반응 전에 성질이 있었음을 의미하는데
물질의 성질을 갖는 최소 단위는 분자입니다.
따라서 화학반응식은 분자식을 포함하게 됩니다.
단원자분자(한 가지 원소로 이루어진 분자): 구리(CU), 탄소(C), 금(Au), 마그네슘(Mg) 등 (결정 형태여서 단원자 분자)
2H2 + O2 = 2H20 (계수비: 2: 1: 2)
(참고로 이런 문제를 맞힐 때 계수만 변화시키고 분자식을 건들면 안 됩니다.)
계수비 = 분자수비 = 부피비(기체일 경우)
→ 수소와 산소의 분자수 비가 2:1이다. 그렇다면 원자수 비는 얼마일까?
(정답: 4:2), (해설: 수소 분자 하나에는 수소 원자 2개가 있고 산소 분자 하나에는 산소 원자 2개가 있습니다.)
보다 복잡한 화학반응식은 미정계수법을 이용해 해결할 수 있는데, 맨 아래에서 다뤄보겠습니다.
* 원자량 뜻: 원자량은 원자의 질량으로 탄소에 대한 상대적인 값입니다.
수소의 원자량은 1
양성자 2개에 중성자가 2개인 헬륨의 원자량은 4
양성자 6개에 중성자가 6개인 탄소의 원자량은 12
원소번호 17번의 염소의 원자량은 34에 근접한 35.5 정도
몇 가지 예외를 제외하고 원소번호를 두배 하면 원자량이 됩니다. (즉, 중성자수와 양성자수가 대체적으로 같다는 뜻. 그러나 수소 같은 경우는 예외입니다.)
* 분자량 뜻: 원자량의 합
H2O 분자의 분자량은?
정답: 2+16=18
* 동위원소
수소: 중성자 0개, 양성자 1개
중수소: 중성자 1개, 양성자 1개 (일반적인 수소보다 무겁다.)
삼중수소: 중성자 2개, 양성자 1개 (일반적인 수소보다 3배 무겁다.)
이 셋의 공통점은 모두 양성자 1개로 이루어진 원소번호 1번이라는 것입니다.
* 미정계수법
미정계수법의 개념은 다음과 같습니다.
그렇다면 미정계수법의 실전 문제를 풀어보세요.
정답과 해설은 파일로 남기겠습니다.