[화학] 화학의 기본 개념

 

목차

 

 

일상생활과 화학

 화학은 물질과 그 물질을 구성하는 성분 원소들, 그 물질이 변화할 때 일어나는 에너지 변화를 관찰하는 학문입니다.

이공계 학생이 아니라면 중, 고등학교 시절 이후에는 화학을 공부할 일이 거의 없을 것입니다. 학창 시절에 화학은 단지 어려운 과목 중 하나라고 생각했을 수도 있습니다. 하지만 일상생활에서 화학은 굉장히 우리의 삶에 가까운 곳에 있습니다.

 

아침에 씻을 때 쓰는 비누, 치약, 샴푸, 화장품과 일과 중에 잠을 깨우기 위해 마시는 커피, 우리가 보고 듣고 느끼는 과정에서 일어나는 뇌의 자극 등 모든 것들이 화학 물질로 구성되어 있습니다.

 

샴푸와 비누는 기름 성분과 물을 친하게 만들기 위한 유화제 같은 계면활성화 성분으로 구성되어 있으며, 화장품은 피부의 수분을 보호해 주기 위한 오일과 물을 섞어주는 유화제, 향을 내기 위한 향료들을 혼합하여 만들어집니다. 커피의 카페인 성분은 우리 뇌에서 잠도 쫓고 좀 더 활기찬 생활을 할 수 있도록 도와줍니다. 

 

이처럼 화학은 우리와 멀리 있는 학문이 아닙니다.

 

 

물질, 조성, 성질의 정의

물질이란 질량과 부피가 있는 모든 것을 말합니다. 물질은 키보드, 사과, 나무, 강아지, 커피 등과 같이 각각 특유한 조성으로 구성되어 있습니다.

 

조성이란 물질을 구성하는 작은 단위의 물질들이 어떤 종류로 모여있고 얼마의 양으로 모여 있는지를 나타내는 말입니다. 

 

물질들의 조성에 따라 고유한 특성을 가지게 되는데 이를 물질의 성질이라고 합니다. 

 

성질은 물리적 성질과 화학적 성질로 구분할 수 있습니다.

물이 얼면서 고체가 되고, 녹으면서 액체, 물이 끓으면서 수증기로 변하는 것과 같이 물질의 상태가 변하는 과정들이 물리적인 성질입니다. 즉 물리적 성질은 물질 그 자체가 나타내는 성질을 말합니다.

화학적 성질은 다른 물질과 상호작용하거나 다른 물질로 변할 때 나타내는 성질입니다. 예를 들어 석탄이 산소와 결합하여 연소되면서 이산화탄소로 변하고 그 과정에서 빛과 열을 방출하는 과정을 물질의 화학적인 성질이라고 합니다. 즉 물질이 다른 물질로 변하는 과정에서 나타나는 성질을 화학적 성질이하고 볼 수 있습니다.

 

 

물질의 분류

물질은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 순수한 물질과 혼합물로 나눌 수 있는데요, 순수한 물질은 원소라고 부르는 물질과 화합물이라고 부르는 물질로 나눌 수 있고, 혼합물은 균일한 혼합물과 불균일한 혼합물로 나눌 수 있습니다. 

 

원소는 한 가지 종류의 원소로만 구성된 물질로 산소 원자 2개가 결합하여 형성된 O2 라는 산소 분자를 예로 들 수 있습니다. 이렇게 한 종류의 원소로 구성된 물질을 원소 또는 홑원소 물질이라고 합니다.

 

순수한 물질 중 두 종류 이상의 원소들이 화학적으로 결합해서 만들어진 화합물은 대표적으로 소금을 예로 들 수 있습니다. 소금은 NaCl (염화나트륨) 같이 나트륨 원자랑 염소 원자가 화학적으로 결합한 결과입니다. 

 

이렇게 순물질은 원소와 화합물과 같이 두 가지로 나룰 수 있습니다.

 

혼합물은 좀 다른 개념입니다.

물질들의 조성이 일정하게 되어있는 혼합물을 균일한 혼합물이라 하고, 물질의 조성이 일정하지 않은 혼합물을 불균일 혼합물이라고 합니다.

 

 

물리적 변화화 화학적 변화

물리적 변화는 물질의 조성이 변하지 않고 그 물리적 형태만 바뀌는 현상을 의미합니다. 예를 들어 물에서 얼음이나 수증기로 변하는 것이 이에 해당합니다. 물의 분자식인 H2O는 변화하지 않고, 고체에서 액체, 액체에서 기체로 상태가 변화되는 것이 주로 물리적인 변화입니다. 

 

화학적인 변화는 물질이 분해되거나 다른 물질로 변화하는 현상을 의미합니다. 예를 들어 전기 에너지를 이용해 물을 분해하면 H2O 분자의 수소 부분과 산소 부분이 H2, O2라는 수소와 산소 기체로 쪼개지는 것을 관찰할 수 있습니다. 이렇게 하나의 물질이 다른 물질로 변하는 것을 화학적 변화라고 합니다.

 

 

원소와 원자의 개념

물질을 구성하는 더 작은 부분은 조성이라고 부릅니다. 이러한 조성 중 가장 간단한 물질의 부분을 원소라고 합니다. 원소는 화학적으로 변화시키거나 더 간단한 물질로 분해할 수 없는 근본 물질입니다. 

 

원소에는 여러 종류가 있으며, 수소 원소나 산소 원소와 같이 원자핵에 양성장와 전자가 어떻게 배열되어 있는지에 따라 다른 원소로 구분됩니다. 원자는 원자핵과 원자핵 주위를 도는 전자로 구성되어 있으며, 화학반응이나 화학 결합에서는 주로 원자핵이 관여합니다.

 

화학적으로 변화할 수 있는 원자는 주로 원자핵 주위를 도는 전자에 따라 결정됩니다. 전자는 원자번호와 질량수를 통해 특정 원자를 구분하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

전기적인 힘은 전하량과 거리에 의해 결정되며, 화학물질의 구성이나 분해에도 전기적 힘이 큰 역할을 합니다.

 

화학적 변화와 물리적 변화, 원소와 원자의 구성에 대한 이해는 화학을 공부하는데 도움이 될 것입니다.