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과학156

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0.1M 황산구리 수용액 만드는 방법 0.1M 황산 구리(Ⅱ) 수용액 만들기 준비물 : 황산구리(Ⅱ) 오수화물, 저울, 비커, 증류수, 부피 플라스크, 스포이트 1. 황산구리 오수화물의 화학식량 구하기 황산 구리 오수화물의 분자식은 CuSO4-5H2O이므로, 각 원소의 원자량으로 계산된 화학식량은 아래와 같습니다. 아래 부분은 실험을 하든, 문제를 풀든 사전에 주어지고, 주어지는 값에 맞게 계산을 하면 됩니다. 원자량 : Cu : 63.5, S : 32, O : 16, H : 1 황산 구리 오수화물의 화학식량 : 63.546 + 32 + (16 x 4) + 5 x (1 x 2 + 16) = 249.5 2. 황산구리 0.1mol 계량 황산 구리 오수화물 24.95g을 저울에 계량한 다음, 약간의 증류수를 부어 모두 녹입니다. 1몰의 질량은 화.. 2023. 10. 10.
철의 산화 반응 (철의 녹슬음과 핫팩) 철의 산화 반응 우리 주변에서 일어나는 산화환원반응은 여러 가지가 있습니다만, 그중에 가장 익숙한 것을 꼽으라면, 대표적으로 철의 산화 반응이 있습니다. 이렇게 말하면 조금 이상할 수 있는데, 사실 고등학교 교과를 학습하는 레벨에서는 아래 반응식 정도로만 소개하는 교재가 많습니다. 4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s) 이 반응은 단순하게 산소의 이동만 보더라도, Fe가 산화되었고, O2가 환원이 된 것을 쉽게 알 수가 있습니다. 철은 다른 금속들처럼 공기 중의 수분 및 산소와 쉽게 반응을 하는데, 이 산화 반응은 반응 속도가 느리기 때문에, 다시 말해서 비교적 천천히 진행되는 반응이기 때문에 바로 확인되는 것은 아닙니다. 하지만, 우리 주변에서 관찰할 수 있는 철의 산화환원반응 사례를 철이 .. 2023. 10. 6.
산화환원반응 산화수로 완성시키는 방법 화학반응식의 계수를 맞추는 방법과 산화수 일전에 아래와 같이 미정계수법을 이용하여 화학반응식의 계수를 맞추고 화학반응식을 완성시키는 방법을 작성한 바 있는데, 화학반응 중에 산화 환원 반응(Oxidation-Reduction reaction, 줄여서 redox로 표기)의 경우에 산화수(Oxidation number)를 이용하여 계수를 맞추고 반응식을 완성시킬 수가 있습니다. 2023.09.11 - [과학] - 미정계수법으로 화학 반응식 계수 완성하는 방법 미정계수법으로 화학 반응식 계수 완성하는 방법 화학반응에서 반응물과 생성물 간의 양적 관계를 정확하게 알기 위해서는 화학반응식의 계수비가 중요합니다. 계수비가 바로 반응 몰비, 그리고 기체의 경우 부피비가 되기 때문인데요, 미정계 jcspirit.tis.. 2023. 10. 5.
염화칼슘 용해열 측정 실험 화학반응에서 열의 출입 화학반응이 진행될 때는 언제나 열의 출입이 발생하는데, 다시 말해서 열에너지가 흡수되거나 방출이 됩니다. 열을 방출할 때 발열 반응이라고 하고, 열을 흡수할 때 흡열반응이라고 하죠. 이는 생성물의 에너지 합과 반응물의 에너지 합을 비교해 보면 알 수가 있는데요, 간단하게 염화칼슘(CaCl2)이 물에 용해될 때 방출되는 열량을 측정하는 실험을 통해 화학반응에서 열의 출입을 측정하는 방법을 정리해 보겠습니다. CaCl2 용해열 측정 실험 간이 열량계 (Coffee cup calorimeter, Simple Calorimeter) 실험에는 간이 열량계가 사용됩니다. 구조 상 단열이 완벽하지 않으므로, 열의 출입을 완전하게 제어할 수가 없기 때문에 정밀한 측정에는 한계가 있지만, 중고등 .. 2023. 10. 5.
미정계수법으로 화학 반응식 계수 완성하는 방법 화학반응에서 반응물과 생성물 간의 양적 관계를 정확하게 알기 위해서는 화학반응식의 계수비가 중요합니다. 계수비가 바로 반응 몰비, 그리고 기체의 경우 부피비가 되기 때문인데요, 미정계수법은 기본적으로 반응 전의 원자수와 반응 후의 원자수가 같다는 것을 바탕으로 계수를 맞추는 것입니다. 사례를 들으서, 화학 반응식을 완성시키는 내용을 간략하게 정리해 보겠습니다. 암모니아(NH3) 합성 반응 1906년에 하버(Haber)가 질소 비료의 원료가 되는 암모니아(NH3)를 대량 합성하는 방법을 개발하였습니다. 공기 중의 질소(N2)와 수소(H2)를 반응시켜서 암모니아(NH3)를 만드는 것인데, 고온, 고압 환경 하에서 철 촉매를 사용하였죠. 이 반응식은 간단하지만 중요한 반응이므로, 화학 반응식을 미정계수법으로 .. 2023. 9. 11.
질량과 무게의 차이, 그리고 저울로 재는 값이 질량인 이유 질량과 무게의 개념 질량(Mass)은 물질에 힘이 주어졌을 때 가속도에 대한 저항, 다시 말해 관성이 발생하는데, 이러한 저항 내지 관성이 얼마나 되느냐를 나타내는 것입니다. 단위는 그램(g)을 사용하죠. 따라서, 위치에 따라 바뀌지 않는 값이 됩니다. 반면, 무게(Weight)는 어떠한 물체가 중력에 의해서 힘을 받는 정도입니다. 뉴턴 운동 법칙 중 제2법칙에 의해 질량과 중력가속도(gravitational acceleration)의 곱으로 나타내게 되죠. 중력가속도가 0이 되는 무중력 상태에서 어떤 물체의 무게는 0이 되는 것입니다. 질량은 수백 kg이 나가는 물체여도 말이죠. 여기서 알 수 있겠지만, 무게는 중력에 따라서 얼마든지 변할 수가 있는 값입니다. 단위는 힘의 단위인 뉴턴(N)을 사용합니다.. 2023. 9. 6.
카탈레이스와 과산화수소 분해 반응 카탈레이스(Catalase) 카탈레이스(Catalase)는 과산화수소(Hydrogen Peroxide)를 물(H2O)과 산소(O2)로 분해시키는 반응에서 활성화 에너지를 낮추어 촉매로 작용하는 효소(생체촉매)입니다. 카탈레이스는 산소가 있는 환경에서 서식하는 대부분의 유기물에서 발견할 수 있기 때문에 통합과학에서는 생간과 감자 조각을 활용하여 과산화수소 수용액에서 기포를 발생시키는 실험이 나옵니다. 특히 감자를 이용하면 쉽게 반응을 진행시켜 볼 수 있습니다. 다만, 효소의 특성 상 단백질은 열에 취약하기 때문에, 익힌 감자나 열에 의해 변형된 생간 등을 실험하면 생체 촉매로서의 기능과 역할이 현저하게 떨어지는 것을 확인할 수 있을 것입니다. 과산화수소 분해 반응 분해 반응은 아래와 같이 진행됩니다. 이 .. 2023. 8. 24.
산화수 규칙 (Oxidation Number) 산화수란 (Oxidation Number, Oxidation State) 산화수란 어떤 물질에서 전자 교환이 발생하였을 때 원자가 가지게 되는 가상의 전하를 뜻합니다. 말 그대로 가상의 전하이므로, 실제 이온 상태의 전하를 의미하는 것은 아니라는 점을 기억하여야 하며, 산화 환원 반응에서 산화수의 증가가 발생하면 이를 산화로 간주하면 됩니다. 참고로, 산화 환원 반응에서 산소의 이동을 통해 산화 환원 반응을 구분하여 학습하나, 실제 산화 환원의 본질은 전자의 이동이며, 산화수 규칙을 암기해 두면 여러 반응식을 쉽게 설명할 수 있게 됩니다. 산화 환원 반응을 간략하게 정의하여 도표로 나타내면 아래와 같이 됩니다. 구분 산화 (Oxidation) 환원 (Reduction) 산소 산소를 얻음 산소를 잃음 전자.. 2023. 8. 22.
철의 제련 (산화철의 환원) 철의 제련 제련이라는 것은 금속을 순도가 높은 형태로 분리 및 추출하는 것을 말합니다. 따라서, 철의 제련이라는 것은 철광석으로부터 불순물을 분리하고 철을 얻는 과정을 이야기하는 것인데, 철광석은 대부분 산화철로 이루어져 있지요. 따라서 순수한 철을 얻기 위해서는 산화철의 환원 과정이 필요하며, 불순물인 슬래그(slag)를 분리시켜야 합니다. 통합과학 과정에서는 아래 내용 정도를 알면 충분하며, 철의 제련은 아래 세 단계로 기억을 해두면 됩니다. 코크스(C)로부터 일산화탄소(CO) 생성 산화철(Fe2O3)의 환원 석회석(CaCO3) 열분해를 통한 불순물(SiO2) 제거 1. 코크스로부터 일산화탄소(CO) 생성 산화철(Fe2O3)을 환원시키기 위해서, 환원제가 필요한데 CO가 사용됩니다. 환원제라는 것은 .. 2023. 8. 22.
이산화황 제거 반응 (이산화황과 산화칼슘 반응) 흔히들 배기가스나 공장에서 연소 공정 후에 발생하는 가스에 포함된 SOx, Nox라 부르는 황 산화물과 질소 산화물은 대기오염물질인데요, 고1 통합과학의 중화반응과 관련하여 이산화황을 산화칼슘으로 제거하는 반응에 대해 정리해 봅니다. 이산화황을 산화칼슘으로 제거하는 반응은 중화반응 이산화황(SO2)과 산화칼슘(CaO)만으로 언뜻 보기에는 물과 염을 생성하는 발열반응인 중화반응이 일어나지 않을 것 같습니다만, SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq) 위의 반응을 통해 아황산가스(산)가 생성이 되고요, CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq) 또 반응을 통해 수산화칼슘(염기)이 생성이 됩니다. 참고로 수산화칼슘은 소석회, 가성석회라고도 합니다. 여기서 위의 두 반응 생성물의 반응은 아래.. 2023. 8. 16.
석회수와 이산화탄소의 반응 과학 과목을 공부하다 보면, 석회수가 자주 등장하는데, 석회수에 튜브나 호스를 통해 기체를 흘려보내는 내용이라면 굉장히 높은 확률로 이산화탄소(CO2)가 발생하는 반응이라고 생각을 하면 됩니다. 왜냐하면 석회수에 이산화탄소를 공급하면 뿌옇게 흐려지면서 이산화탄소 발생을 검출할 수 있기 때문인데요, 여기에 대해서 자세히 알아보겠습니다. 석회수와 이산화탄소의 반응 석회수는 Limewater, Ca(OH)2의 포화수용액입니다. 이산화탄소는 CO2이지요. 석회수에 이산화탄소가 공급되어 뿌옇게 되는 것을 화학반응식으로 나타내면 아래와 같이 됩니다. Ca(OH)2(aq) + CO2(g) → CaCO3(s) + H2O(l) 참고로, 화학반응식에서 aq는 aqueous, 즉 수용액을 나타냅니다. 그리고, g는 gas(.. 2023. 7. 26.
등장액, 저장액, 고장액의 이해 고등 통합과학 과정 중 생명시스템 단원에 보면 세포막을 통한 물질의 이동을 설명하는 과정에서 삼투압이 나오는데, 이때 저장액, 등장액, 고장액의 개념이 등장합니다. 단순하게 세포의 안과 비교해서 용액의 농도가 같은지, 낮은지, 높은지에 대해서만 언급이 되어 있는데요, 고등학교 수준에서 이해할 수 있는 범위를 넓히기 위해 조금 자세히 정리해 봅니다. 삼투현상이란 (Osmosis) 우선 저장액, 등장액, 고장액의 기초 개념을 이해하기 위해 삼투에 대해서 알아야 합니다. 삼투 현상은 서로 농도가 다른 두 용액이 농도의 균등성을 나타내려는 경향인데, 아래 그림과 같이 반투과성 막(semipermeable membrane)으로 막아 놓으면, 용매가 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동을 하게 되는 현상입니다. 반.. 2023. 7. 26.
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