과학/화학

열과 온도

온도란 물체의 뜨겁고 차가운 정도를 나타낸 것이다. 온도가 높다라는 것은 물체가 더 뜨겁다는 것이다. 온도와 비슷하지만, 다른 개념으로 열이 있다. 열은 온도의 이동 정도로 생각하면 편하다. 이 글에서는 열과 온도에 대해 생각해본다. 열이란 과거엔 열이 온도의 변화를 매개하는 것이라고 생각을 하였다. 그래서 열량의 단위인 cal가 따로 있었다. 하지만, 19세기 중엽, 줄(Joul)은 줄 열의 일당량 실험을 통해 열이란 에너지와 같다는 것을 보였다. 양쪽에 매달린 추가 낙하하면 당겨진 실은 회전축을 돌린다. 이는 수조 내부의 물과 마찰을 일으켜 열을 발생시킨다. 이 열의 발생은 수조 내 물의 온도 상승으로 감지할 수 있다. 이 실험은 추가 가지고 있던 퍼텐셜에너지가 물의 온도를 올린 열에너지로 변환되었음..

화학의 평형

화학에서 평형이란, 정반응과 역반응의 속도가 같아 겉보기에는 아무런 변화가 일어나지 않는 상태를 말한다. 예를 들면 다음과 같은 용해평형이 있다. $\rm{NaCl_{(s)} \rightleftharpoons Na^{+}_{(aq)}+Cl^{-}_{(aq)}}$ 위 반응식은 염화소듐(NaCl)이 물에 용해되는 반응을 나타낸 화학식이다. 화살표가 양쪽으로 있는 것은 NaCl이 이온으로 용해되는 반응과 물속 이온이 염화소듐으로 석출되는 반응이 둘 다 일어나고 있음을 말한다. 이때 왼쪽물질에서 오른쪽 물질로 변하는 반응을 정반응, 그 반대를 역반응이라고 한다. 가역반응과 비가역반응 반응이 가역적(可逆過程, reversible process)이라는 것은 그 반응의 역반응이 존재하다는 뜻(정확히는 역반응이 충분히..

화학 - 이온과 이온반응

이 세계의 많은 원자들은 이온 상태로 전하를 띄어 다른 원자들과 상호작용한다. 그렇기 때문에 많은 과학에서 이온에 대한 이해는 필수적이라 할 수 있다. 이 글에서는 그러한 이온과 이온 반응에 대해 다룰 것이다. 이온 원자는 양성자, 중성자로 이루어진 핵과 전자로 이루어져 있다. 일반적으로 원자 안에는 +전하를 띄는 양성자와 -전하를 띄는 전자의 개수가 같아서 전기적으로 중성을 띤다. 하지만, 원자들은 옥텟 규칙(최외곽 전자 수가 꽉 차있는 원자가 가장 안정하다.)을 만족하려 하기 때문에 전자를 더 얻거나, 빼앗기는 방향으로 최외곽 전자를 꽉 채우려고 한다. 그렇게 양성자와 전자의 개수가 달라지고 원자는 전하를 띄게 된다. 이러한 방식으로 전기를 띄는 원자를 이온이라고 하며 원자에 윗 첨자로 이온이 되면서..