화학1 내용을 처음부터 하나, 하나 정리하겠습니다.
가장 첫 내용은 화학1 화학의 유용성!
바로 시작하겠습니다.
의식주에서 화학이 준 영향
의(衣)
화학의 유용성에서 첫 내용 의식주에서 화학이 준 영향입니다.
제일 처음 “의” 옷을 의미합니다.
인류는 동식물에서 섬유를 뽑아 옷을 만들어 입었습니다.
목화(면), 마, 비단(견), 양털(모) 같은 것들입니다.
그러다 1935년 월리스 캐더러스(Wallace Hume Carothers)가 최초로 합성 섬유인 나일론(Nylon) 합성에 성공했습니다.
지금 현재 스타킹, 밧줄 등 아직도 쓰이는 섬유를 개발했습니다.
그러나 이 나일론에는 한계가 있었습니다.
정전기(Static electricity)가 잘 일어나고 땀을 잘 흡수하지 못합니다.
그래서 지금 제일 많이 쓰는 섬유는 폴리에스터(Polyester)입니다.
우리 면으로 된 티셔츠를 뒤집으면, 하얀 텍의 섬유 혼용율에서 꼭 빠지지 않는 합성 섬유입니다.
지금 제일 많이 쓰고 있는 섬유입니다.
여러분이 기억해야 하는 내용은 2가지입니다.
최초 합성 섬유는 나일론 가장 많이 쓰는 합성 섬유는 폴리에스터이다.
이렇게 알고 넘어갑니다.
식(食)
다음은 식! 식량 문제 해결입니다.
인류는 농업 사회를 이루고 살았습니다.
정착 생활을 해서 출생 인구도 점점 많아졌습니다.
그러다 흉작이 들면 식량 문제가 생겼는데, 이 문제를 해결해준 것이 질소 비료입니다.
1913년 하버(Fritz Jakob Haber)와 보슈(Carl Bosch)가 개발한 하버-보슈법(Haber-Bosch process)은 질소(N)와 수소(H)로 질소 비료의 원료인 암모니아(NH₃)를 합성하는 반응입니다.
이렇게 합성된 질소 비료는 농업 생산량을 크게 증가 시켰습니다.
주(住)
마지막 주, 주거 문제입니다.
옛날에는 집을 흙으로 만들었습니다.
지금도 크게 바뀌진 않았는데, 한 가지 중요한 사실이 있습니다.
바로 철근 구조입니다.
현재는 철을 건축물에 사용해서 튼튼한 집을 지을 수 있습니다.
이 철을 자연에서 가져오기 위해서 딱 두 가지 반응식만 알면 됩니다.
코크스로 일산화탄소를 만드는 반응과 산화철에 일산화탄소를 반응 시켜 순수한 철을 뽑아내는 반응입니다.
뒤에 나오는 산화 환원 단원과 엮기 너무 좋은 내용입니다.
꼭 기억해두세요!
탄소 화합물
이제 화학의 유용성에서 탄소 화합물에 대해서 알아보겠습니다.
탄소(C)를 기본 골격으로 가지고 여기에 수소(H)나 산소(O), 질소(N)가 더해져서 만들어지는 화합물입니다.
주로 나오는 탄소 화합물은 5가지입니다.
탄화수소(Hydrocarbon), 알코올(Alcohol), 알데하이드(Aldehyde), 카복실산(Carboxylic acid), 케톤(Ketone) 등입니다.
쭉 연관성이 있는데, 탄화수소(Hydrocarbon)부터 설명하겠습니다.
탄화수소(Hydrocarbon)
탄소(C)와 수소(H)로 이루어진 화합물입니다.
가장 작은 단위는 CH₄로
탄소(C) 1개에 수소(H) 4개가 결합된 화합물입니다.
우리는 탄소(C)가 1개인 가장 작은 탄화수소를 메테인(Methane)이라고 부릅니다.
그럼 탄소가 2개인 C₂H₆ 같은 경우는 에테인(Ethane)이라고 부릅니다.
3개인 C₃H₈은 프로페인(Propane), 4개인 C₄H₁₀은 뷰테인(Butane)이라고 부릅니다.
Meth-, Eth-, Prop-, But- 기억하면 좋습니다.
이런 탄화수소들은 주로 연료에 사용됩니다.
액화천연가스(LNG)는 메테인(Methane), 액화석유가스(LPG)는 에테인(Ethane)과 프로페인(Propane)입니다.
알코올(Alcohol)
다음은 알코올(Alcohol)입니다.
탄화수소에서 수소(H)자리에 수산기(-OH, hydroxyl group)가 있는 화합물입니다.
CH₃OH 이렇게 생긴 화합물입니다.
여기서 문제입니다.
CH₃OH의 이름은 뭘까요?
아까 Meth-, Eth-, Prop-, But- 를 기억하라고 했었습니다.
바로 메탄올(Methanol)입니다.
그럼 ‘C₂H₅OH’의 이름은 어떻게 될 것 같나요?
에탄올(Ethanol)이 되고, 탄소가 3개면 프로판올(Propanol), 4개면 부탄올(Butanol)이 됩니다.
쉽죠?
이 알코올(Alcohol) 중에서 주변에 가장 많이 보이는 에탄올(Ethanol)은 술의 주 성분으로 소독제 등에 쓰입니다.
알데하이드(Aldehyde)
다음은 알데하이드(Aldehyde)입니다.
알코올이 산화 돼서 만들어지는 화합물이죠.
CH₂O 이렇게 생겼습니다.
탄소(C)가 산소(O)랑 더 친해졌죠?
그래서 산소(O)를 얻은 산화가 된 화합물입니다.
나중에 전기 음성도나 산(acid), 염기(base)를 배우면 더 쉽게 이해되는 부분이라 이해가 안되면 일단 넘어갑니다.
이 알데하이드의 이름은 탄화수소랑 에탄올과는 다른 규칙을 이용합니다.
폼(Form-) 과 아세트(Acet-) 등을 씁니다.
CH₂O는 폼알데하이드(Formaldehyde), C₂H₄O는 아세트알데하이드(Acetaldehyde)입니다.
이제 이 알데하이드를 더 산화 시켜보겠습니다.
카복실산(Carboxylic acid)
COOH
탄소(C)가 알데하이드보다 산소(O)랑 더 친해졌습니다.
이름은 당연히 폼산(Formic acid)입니다.
탄소가 2개인 CH₃COOH는 아세트산(Acetic acid)이 됩니다.
식초가 바로 아세트산입니다.
케톤(Ketone)
마지막으로 케톤(Ketone)입니다.
케톤은 CH₃COCH₃ 이렇게 생겼습니다.
양쪽에 탄소(C)를 가지고 있는 화합물입니다.
만약 한쪽이 수소(H)라면, 바로 아세트알데하이드(Acetaldehyde)가 됩니다.
한쪽이 수산기(-OH, hydroxyl group)면? 그럼 아세트산(Acetic acid)이 됩니다.
그래서 이 화합물의 이름은 아세톤(Acetone)입니다.
매니큐어를 지울 때 사용하는 화합물입니다.
지금까지 여러 탄소화합물들을 그냥 외워라! 하는 것보다 최대한 규칙을 이용해서 설명해봤습니다.
만약 규칙을 이해하는 것이 어렵다면?
그냥 외우는 것도 방법입니다.
그 외 화학의 유용성 영역
드디어 화학의 유용성 마지막 내용 그 외 화학의 영역입니다.
원유의 분별 증류, 나프타(Naphtha), 아스피린, 이렇게 3가지는 꼭 알았으면 좋겠습니다.
원유를 끓이면 끓는점이 낮은 것부터 꼭대기에서 나옵니다.
순서 정도 알아두시면 되고, 중간에 보면 나프타(Naphtha)라고 보입니다.
이 친구가 플라스틱의 원료입니다.
플라스틱의 원료라니 엄청 중요해 보이는 화합물이죠?
매우 중요합니다.
그리고 아스피린!!
해열제나 진통제로 쓰는 약으로, 살리실산(Salicylic acid)과 아세트산(Acetic acid)을 반응시켜서 만든 약입니다.
문제에서 살리실산(Salicylic acid)이 나오면, 아스피린을 말하는 겁니다.
화학1 화학의 유용성 정리
지금까지 화학의 유용성에 대해서 알아봤습니다.
의식주(衣食住)에서 중요한 포인트, 탄소 화합물 종류와 대표 특징들, 원유 증류와 나프타(Naphtha) 그리고 아스피린까지 알아봤습니다.
내용이 많지만 이해하기는 쉬워서 공부하기 편합니다.