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과학157

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마이켈슨 몰리 실험 (에테르 존재 관련) 에테르 (Aether or Ether) 역학적인 파동(wave)은 매질(medium)이 진동을 하면서 진행되는데요, 그렇기 때문에 매질에 따라 파동의 진행 속력이 다르게 나타나게 됩니다. 이에 따라 19세기 과학자들은 전자기파인 빛 역시 전달 매개체인 매질이 있을 것이라고 생각을 하였습니다. 그리고 빛을 전파시킨다고 생각한 가상의 물질이 바로 에테르(aether)였고요. 만약에 흐르는 강물에 배가 띄워져 있다고 생각을 해본다면 강물이 흘러가는 방향을 따라 내려가는 배와 강물의 흐름을 거슬러 올라가는 배 사이에 속력의 차이가 발생하게 될 텐데요, 이러한 부분에 착안하여 만약에 에테르가 존재한다면 지구와 태양의 움직임으로 인해 에테르의 흐름이 생기고 이에 따라 빛이 진행하는 방향에 따라서 속력이 달라질 것이.. 2023. 12. 12.
라부아지에의 물 분해 실험 아리스토텔레스의 4원소설 고대 그리스의 과학자이자 철학자인 아리스토텔레스(Aristotle, 기원전 384-322)는 당시 모든 물질이 물, 불, 흙, 공기로 이루어져 있다는 4원소설을 주장하였는데요, 당시의 시대상이나 과학 발전의 정도를 감안해 보면 이 4원소설이 정설로 굳어져 있었던 것이 이상한 일은 아닙니다. 그리고, 많은 과학자들이 물, 불, 흙, 공기의 4원소는 더 이상 분해할 수 없는 가장 작은 구성단위라고 이해하고 있었죠. 하지만, 18세기에 프랑스의 화학자였던 라부아지에(Antoine-Laurent de Lavoisier, 1743-1794)는 물을 분해하는 실험을 하였고 물이 원소가 아님을 증명하게 됩니다. 물론 전기분해가 아닌 열분해였지만, 해당 실험의 배경은 알아두면 좋겠죠. 라부아지.. 2023. 12. 12.
저항의 직렬연결과 병렬연결 (Series and Parallel) 전압, 전류, 저항의 관계 저항이 일정하다면 전기 회로에 흐르는 전류의 세기는 전압이 클수록 크게 됩니다. 즉 일정한 저항 아래에서 전류의 세기는 전압에 비례합니다. 그리고, 전압이 일정하다면 회로에 흐르는 전류의 세기는 저항이 클수록 작아지게 되는데요, 다시 말해서 일정한 전압 하에서 전류의 세기는 저항에 반비례를 합니다. 여기서 옴의 법칙이 성립하는데요, 전류의 세기를 I, 전압을 V, 그리고 저항을 R이라고 할 때 아래와 같이 옴의 법칙을 정리할 수 있습니다. I = R / V V = IR R = V / I 저항의 직렬연결과 병렬연결 전기 회로에서 전구와 같이 에너지를 소모하는 것은 저항으로 역할을 합니다. 에너지를 소모하는 과정이 그 자체로 전류의 흐름을 방해하는 것이기 때문으로 이해를 하면 간편.. 2023. 12. 11.
저항의 기초 개념 (Electrical Resistance) 저항에 대한 기초 개념을 읽기 전에 이에 대해 정확하게 이해하기 위해서는 전류와 전압에 대해 먼저 알아야 하므로 아래 링크를 참조하시기 바라며, 이를 바탕으로 저항의 개념에 대해 정리를 해보겠습니다. 2023.11.29 - [과학] - 전류와 전압에 대한 기초 전류와 전압에 대한 기초 전류 (Electric current) 전류의 정의 전류라는 것은 기본적으로 전하의 흐름을 말하는 것으로, 전기 회로에서 전자가 이동함으로써 발생하는 것입니다. 여기서 중요한 것은 전류의 흐름은 전자의 이 jcspirit.tistory.com 전기 저항 전류의 정의에 따라 전류가 흐를 때 도선의 내부에서는 전자가 이동을 하고 있는데 이때 전자들은 원자와 충돌을 하게 됩니다. 이것이 바로 저항이 발생하는 까닭인데요, 전기 저.. 2023. 12. 11.
스펙트럼의 종류 (연속, 방출, 흡수 스펙트럼) 스펙트럼 (Spectrum) 광학(Optics) 분야에서 스펙트럼이라는 것은 일반적으로 빛을 프리즘이나 분광기를 통해 색상별로 분해하는 것을 말합니다. 다시 말하면 여러 파장의 빛들이 섞여 있는 것을 파장에 따른 빛의 띠로 나눈 것입니다. 그리고, 스펙트럼에서 흡수와 방출이 일어나는 것은 원자에서 전자의 에너지가 양자화되어 있는 것과 관련이 있는데요, 전자의 에너지가 양자화되어 있다는 말은 전자는 특정 궤도에만 존재할 수 있기 때문에 그 궤도에 해당하는 에너지값만을 불연속적으로 가지는 것을 뜻합니다. 원자핵에서 멀수록 전자의 에너지 준위가 높고요. 스펙트럼이라는 말을 아래 포스팅에 우주의 원소 분포를 관측하는 것에서 한번 접해본 적이 있을 것인데요, 스펙트럼에 대해서 정리를 해보겠습니다. 2023.11... 2023. 12. 8.
석회, 석회석, 생석회, 소석회 용어 정리 석회 (Lime) 석회라는 것은 기본적으로 칼슘(Ca)이 포함되어 있는 무기물을 아우르는 말인데, 생석회와 소석회를 모두 함께 일컬어 석회라고 하기도 합니다. 석회석 (Limestone, 석회암) 석회석은 주로 탄산칼슘(CaCO3)으로 이루어진 물질을 말하는데, 따라서 탄산칼슘은 석회석(석회암)을 채광한 다음 분쇄하면 얻을 수가 있습니다. 석회동굴의 종유석이나 석순, 석주가 생성되는 반응에도 등장을 하며, 조개껍데기, 달걀껍데기, 대리석 등에도 많은 부분이 탄산칼슘이기 때문에 화학반응과 관련된 내용에서는 모두 같은 탄산칼슘(CaCO3)으로 간주하여도 무방합니다. 생석회 (Quicklime) 생석회는 산화칼슘(CaO)을 일컫는 말인데요, 석회석(CaCO3)을 900-1200℃ 정도 온도에서 열분해 하여 얻.. 2023. 12. 7.
퍼센트 농도(%)를 몰 농도(M)로 변환하는 방법 용액의 농도 자주 사용되는 용액의 농도를 나타내는 방법은 크게 두 가지를 들 수가 있는데 바로 퍼센트 농도와 몰농도입니다. 퍼센트 농도는 용질의 질량을 용액의 질량으로 나눈 다음 100을 곱한 값이고 몰농도는 용액 1L 속에 녹아 있는 용질의 양(mol)을 말하는 것으로 일반적으로 M으로 표기합니다. 몰 농도가 같다면 용질의 입자수가 같다는 것은 정의로부터 쉽게 알 수가 있습니다. 퍼센트 농도(%) = 용질의 질량(g) / 용액의 질량(g) x 100 몰 농도(M) = 용질의 양(mol) / 용액의 부피(L) 퍼센트 농도를 몰농도로 변환하는 방법 화학식량이 A인 용질이 녹아 있는 a% 수용액의 밀도가 b g/mL일 때 수용액의 몰농도(M)를 구하는 경우를 예로 들어 설명을 해보겠습니다. 1. 우선 용액 .. 2023. 12. 7.
물의 이온화 상수로부터 pH와 pOH 계산 방법 물의 이온화 상수 및 pH와 pOH의 관계 우선 물의 이온화 상수와 pH 및 pOH와의 관계를 확인하기 전에 물의 이온화 상수에 대해서 아래 링크를 참조하시고 보시면 좋습니다. 2023.12.06 - [과학] - 물의 자동이온화반응과 이온화 상수 (Kw) 물의 자동이온화반응과 이온화 상수 (Kw) 물의 자동 이온화 반응 브뢴스테드-로리의 산염기 정의에 따라 다른 물질에게 수소 이온(H+), 즉 양성자를 내놓는 물질은 산, 다른 물질로부터 수소 이온(H+), 즉 양성자를 받는 물질은 염기가 됩 jcspirit.tistory.com 25℃에서 물의 이온화 상수, Kw = [H3O+][OH-] = 1.0 x 10^(-14)이므로 pH와 pOH의 관계를 아래와 같이 정리할 수가 있습니다. logKw = log[.. 2023. 12. 6.
물의 자동이온화반응과 이온화 상수 (Kw) 물의 자동 이온화 반응 브뢴스테드-로리의 산염기 정의에 따라 다른 물질에게 수소 이온(H+), 즉 양성자를 내놓는 물질은 산, 다른 물질로부터 수소 이온(H+), 즉 양성자를 받는 물질은 염기가 됩니다. 이 경우에 물(H2O)은 아래 반응식들처럼 경우에 따라 산이 될 수도 있고, 염기가 될 수도 있어서 양쪽성 물질(amphoteric)이 되는데요, 왜냐하면 수용액에서 물이 수소 이온(H+)과 하이드로늄 이온(H3O+, hydronium ion 또는 oxonium ion)으로 존재하기 때문입니다. pH를 구할 때 H3O^(+)의 농도를 이용하는 것의 이유이기도 합니다. HCl + H2O → H3O^(+) + Cl^(-) : 여기서 H2O는 수소 이온을 받으므로 염기가 됩니다. H2O + NH3 → NH4^.. 2023. 12. 6.
X2 분자량 및 존재비 X2의 분자량이 세 가지라면 만약 동위원소로 인해서 X2 분자의 분자량이 세 가지라면 동위원소는 두 가지가 존재하게 됩니다. 동위원소 두 가지의 원자량 a, b가 있다면 X2 분자가 형성될 수 있는 경우로 a+a, a+b, b+b 이렇게 존재하기 때문입니다. 이렇게 동위 원소가 있을 때 분자 X2의 분자량과 존배비율을 구하는 과정을 정리해 보겠습니다. 참고로 동위 원소에 대한 내용은 아래 포스팅을 확인하시면 되겠습니다. 2023.12.05 - [과학] - 동위원소의 평균원자량 구하는 방법 동위원소의 평균원자량 구하는 방법 동위원소 (Isotope) 동위원소란 양성자수가 같아 원자 번호는 같으나 중성자수가 다르기 때문에 질량수가 다른 원소를 뜻합니다. 원자 번호는 양성자수로 정해지고, 질량수는 양성자수와 .. 2023. 12. 6.
동위원소의 평균원자량 구하는 방법 동위원소 (Isotope) 동위원소란 양성자수가 같아 원자 번호는 같으나 중성자수가 다르기 때문에 질량수가 다른 원소를 뜻합니다. 원자 번호는 양성자수로 정해지고, 질량수는 양성자수와 중성자수의 합으로 정해지기 때문입니다. 원자번호 (atomic number) = 양성자 수 (proton) = 전자수 (electron) 질량수 (mass number) = 양성자 수 (proton) + 중성자 수 (neutron) 따라서 동위원소들은 화학적 성질은 거의 흡사하나 밀도나 끓는점 등의 물리적인 성질이 일부 다르게 되는데요, 수소의 동위원소를 예로 들어보면 아래 이미지와 같습니다. 위와 같이 수소, 중수소, 삼중수소를 보면 양성자수는 모두 하나로 동일하나 중성자수가 0개, 1개, 2개로 다르기 때문에 질량수(m.. 2023. 12. 5.
용해도와 용질의 석출 용해와 용액 한 물질이 다른 물질에 녹아서 섞이는 현상을 용해(dissolution)라고 합니다. 여기서 다른 물질에 녹는 물질을 용질(solute), 다른 물질을 녹이는 물질을 용매(solvent), 그리고 용질이 용매에 녹아서 섞여 있는 물질을 용액(solution)이라고 합니다. 소금물을 예로 들어보자면 소금물은 용액, 소금은 용질, 물은 용매가 됩니다. 용해도 어떠한 특정 온도에서 용매 100g에 녹을 수 있는 최대 용질의 g수가 용해도(solubility)의 정의입니다. 단위는 g/g이므로 무차원이 되지요. 단위가 없다는 뜻입니다. 특정 온도에서 어느 용매에 대한 용해도는 물질에 따라 상이하기 때문에 이 자체로 물질의 특성이 됩니다. 다시 말하자면, 용해도는 용매나 용질의 종류 및 온도에 따라서.. 2023. 12. 4.
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