시리즈:화포자도 쉽게 알 수 있는 화학 편집하기

<onlyinclude>{{쉽게 알 수 있다 시리즈|화학이 정말 쉬워서 저 화포자 그만둡니다
|문서의 내용이 너무 쉬워서 머리속에 쏙쏙 들어옵니다.}}
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!colspan=5 |[[시리즈:화포자도 쉽게 알 수 있는 화학|화포자도 쉽게 알 수 있는 화학]]
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|[[시리즈:화포자도 쉽게 알 수 있는 화학/총론|총론]]
|[[시리즈:화포자도 쉽게 알 수 있는 화학/물질|물질]]
|[[시리즈:화포자도 쉽게 알 수 있는 화학/화학평형|화학평형]]
|[[시리즈:화포자도 쉽게 알 수 있는 화학/양자화학|양자화학]]
|[[시리즈:화포자도 쉽게 알 수 있는 화학/기타|기타]]
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== 들어가기 전 ==
이 항목은 [[화포자]]도 이해할 수 있는 화학 개념을 적어 보는 집단 연구 문서이다.

화학을 처음 접한 사람을 멘붕에 빠뜨리는 내용 위주로 서술하는 게 좋을 듯하다. 각 항목의 마지막에는 가능하면 세줄요약 정도로 정리해 두자. 대략적인 수준은 고등학교 화학~대학교 일반화학 정도가 좋을 듯. 적극적인 [[추가바람]]

본격적인 내용은 테크트리에 나와 있는 하위 문서에 분리해 두었고, 여기에는 그 개별 항목을 이해하기 위한 배경 지식을 적어 두었다.

*편집의 방향성
**딱딱한 용어나 서술을 쉽게 풀어쓰는 편집도 환영합니다.
**수식은 보는 사람을 겁먹게 합니다. 수식을 꼭 넣어야 하는 상황일 때는 되도록이면 펼치기/접기를 이용해서 위키러의 멘탈을 안심시켜 주세요.
**현재 이 문서는 '범위는 일반화학까지, 설명은 고등학교 화학책처럼 친절하게'를 모토로 하고 있습니다.

* 주의사항
** 화학식을 수식으로 적으면 절대 안 됩니다. 원소기호는 절대로 이탤릭으로 적지 않습니다. 일부 무식한 참고서에서 수식 기능을 사용해서 적는 예가 있으나, 제대로 된 교과서 펼쳐 보면 전부 다 세워 적고 있음을 알 수 있습니다.<br />위첨자는 <nowiki><sup></sup></nowiki> 태그를, 아래첨자는 <nowiki><sub></sub></nowiki> 태그를 쓰면 됩니다.
** 문자는 기울여 적고, 단위는 세워 적습니다.

== 화학을 왜 배울까? ==

== 테크트리 ==
=== 목차 구성 ===

*'''[[화포자도 쉽게 알 수 있는 화학/총론|총론]]''': 반응식과 반응수득률, 반응식 계수 맞추기, 분자의 구조, 화학결합 등
*'''[[화포자도 쉽게 알 수 있는 화학/물질|물질]]''': 이상기체, (kinetic theory), 상, 용액, 결정 구조
*'''[[화포자도 쉽게 알 수 있는 화학/화학평형|화학평형]]''': (열역학), 열화학, 산화-환원, 화학평형 일반, 산–염기 평형, 용해평형, 전기화학
*'''[[화포자도 쉽게 알 수 있는 화학/반응속도|반응속도]]''': 반응속도식, 메커니즘, 핵화학
*'''[[화포자도 쉽게 알 수 있는 화학/양자화학|양자화학]]''': (양자역학 서론), 원자의 구조, 분자의 구조, 분자와 빛의 상호작용, 배위화학
*'''[[화포자도 쉽게 알 수 있는 화학/기타|기타]]''': 유기물질, 무기물질, 고분자물질 등

=== 보는 순서 ===
*고등학교 화학 1을 배운다면: 아보가드로 법칙→원소의 주기성 →분자의구조 →산화와 환원 →산과 염기
*고등학교 화학 2를 배운다면: 액체,기체,고체→반응의 자발성 → 화학 평형→화학 전지 →반응속도

== 기초적인 내용 ==
*물질의 세 가지 상태: 고체''solid''는 s, 액체''liquid''는 l, 기체''gas''는 g로 괄호 안에 표시한다.
:예시) 고체 칼슘 Ca(s), 액체 물 H<sub>2</sub>O(l), 기체 헬륨 He(g)
*물에 물질이 녹아있는 수용액''aqueous solution''의 경우 aq를 괄호안에 표시한다. 단, 물에 녹아있는 물질만 쓰도록 한다.
:예시) 염화 나트륨 수용액 NaCl(aq)
*순물질과 혼합물
물질의 분류, 원소, 원자의 분류

== 원자, 분자 및 이온 ==
이 세상의 모든 것은 [[원자]]로 이루어져 있다.우선 보면 여러분의 손바닥은 수많은 [[세포]]로 이루어져 있다. 그 세포는 [[단백질]]과 같은 수많은 [[분자]]로 이루어져 있고 그 분자는 원자들의 모임이고, 그 원자는 [[전자]]와 핵으로 이루어져 있다. 핵은 다시 [[양성자]]와 [[중성자]]로 나뉘고, 양성자와 중성자는 다시 [[쿼크]]로 나뉜다. 이런 작은 입자들이 얼마나 작은 지 상상하는 건 거의 불가능하다.

양성자는 원자를 구성하는 입자 중 하나이다. 이 양성자가 얼마나 작은 지 한 번 생각해 보자. 여기 찍힌 온점 하나 정도의 크기에 500,000,000,000개의 양성자가 들어갈 수 있다. 이 숫자는 오십만 년을 초로 센 것보다 큰 숫자이다.<ref>Bodanis, ''E=mc<sup>2</sup>'', p.11</ref>

옛날 사람들은 물질의 근본이 [[4원소설|물, 또는 4원소(물, 불, 공기, 흙)]]로 이루어져 있다고 생각했다. 그러나 사실 우리의 세상은 이렇게 작은 것들로 이루어져 있다. 이러한 개념은 사람들이 세상을 보는 방식을 완전히 바꾸어 놓았다.
=== 원자론 ===
모든 원소는 '''원자'''라는 작은 입자로 구성되어 있다는 생각을 처음 한 사람은 영국의 화학자 [[존 돌턴]]이었다. 훨씬 이전에 그리스의 철학자 [[데모크리토스]]도 원자론을 주장하였지만 과학적 사고를 토대로 원자론을 주장한 사람은 돌턴이다. 물론 이런 생각이 갑툭튀한 건 아니다. 돌턴은 [[라부아지에]]의 [[질량 보존의 법칙]]과 [[프루스트]]의 [[일정 성분비의 법칙]]을 더 효율적으로 설명하고, 물질의 (화학)변화를 더 정확하게 서술하기 위해 원자라는 개념을 도입할 필요성을 느꼈다. 그래서 돌턴은 다음과 같은 가정을 하였다.

돌턴의 가설
#원소는 원자라고 하는 매우 작은 입자로 구성되어 있다. 원자는 더 이상 쪼개지지 않는 가장 작은 입자 단위이다.
#한 원소의 원자들은 모두 동일하며, 크기, 질량, 화학적 성질이 모두 같다. 한 원소의 원자들은 다른 모든 원소의 원자와는 서로 다르다.
#화합물은 두 가지 이상 원소의 원자로 이루어져 있다. 어떤 화합물이든지 존재하는 어느 두 원소의 원자수의 비는 정수 혹은 간단한 분수이다.
#화학 반응은 원자의 분리, 결합, 재배열만을 포함한다. 다시 말해, '''원자는 화학 반응에 의해서 생성되거나 없어지지 않는다.'''


돌턴의 가설이 완전한 것은 아니었다. 다음과 같은 문제가 있었다.

*1번에 대한 반박: 원소는 전자, 양성자, 중성자 등의 더 작은 단위로 쪼갤 수 있다.
*2번에 대한 반박: 어떤 원소가 양성자 수는 같지만 중성자 수는 다른 [[동위원소]]관계이면 질량수가 달라진다.

=== 분자설 ===
이렇게 돌턴이 원자설을 제시하고 나서, [[이탈리아]]의 화학자 [[아메데오 아보가드로|아보가드로]]는 기체반응의 법칙을 위해 '''분자'''라는 개념을 도입할 필요를 느꼈다. 그러면 그 전에 기체반응의 법칙이 무엇인지 알아보자.

==== 기체반응의 법칙 ====
기체의 화학 반응에서 반응물과 생성물의 부피 사이에는 일정한 정수비가 성립된다는 법칙이다. 단, 같은 온도와 압력 조건이어야 한다. 1805년 [[루이 조제프 게이뤼삭|게이뤼삭]]{{ㅊ|ANG?}}이 발견하였다.

물(수증기)가 생성되는 반응을 보자. 물은 수소기체 2부피와 산소 기체 1부피가 만나면 수증기 2부피가 생성된다. 그런데 아직 분자 개념이 없으므로 이런 반응이 성립하려면 반응물에서 생성물로 변하면서 원자가 쪼개져야 한다. 아래 그림을 보자.

{{색|red|<!> 이미지 추가가 필요합니다 <!>}}

(틀렸지만)돌턴의 가설에 따르면 원자는 쪼개져서는 안 된다. 돌턴은 새로운 반박을 제시했는데, 원자 상태의 기체 물질과 화합물 상태의 기체 물질이 동일한 부피 내에서 존재하는 수가 다를 수 있다는 것이다. 쉽게 말해 수소나 산소가 1부피 안에 2개씩 들어간다면 물은 1부피 안에 하나만 들어간다는 것이다.

{{색|red|<!> 이미지 추가가 필요합니다 <!>}}

아보가드로는 이에 동의하지 않았고, 분자라는 새로운 개념을 도입할 필요를 느끼게 되었다.

==== 아보가드로의 가정(및 추론) ====
# 기체 물질은 분자로 구성되어 있다.
:→문제점: 분자로 구성되지 않는 기체 분자도 있다. (ex: He, Ne, Ar과 같은 18족 원소들)
# 같은 기체 분자의 크기, 모양, 질량은 같다.
:→문제점: [[동위 원소]] 관계의 원자로 구성된 분자는 분자량이 다르다.
# 분자는 더 작은 입자로 쪼개어질 수 있으며, 그 때 원래 분자의 성질을 잃게 된다.
:→옳다: O<sub>2</sub>기체가 O 두 개로 쪼개지면 원래 산소의 성질을 잃게 된다.
# 동일한 온도, 압력 조건에서 같은 부피 속에는 기체의 종류에 상관없이 기체 분자 수가 같다.

=== 원자의 구조 ===
==== 전자의 발견 ====
전자는 [[조지프 존 톰슨|톰슨]]이 음극선 실험으로 발견하였다. 

전자(톰슨, 음극선, 밀리컨), 방사선(알파, 베타, 감마선), 양성자(톰슨 건포도푸딩, 러더퍼드 알파입자 산란 실험), 핵, 중성자(채드윅)

=== 원자 번호, 질량수 및 동위원소 ===
원자 번호, 질량수, 동위원소 정의. 중수로 만든 얼음이 물에 가라앉는 사진.


=== 분자와 이온 ===
분자와 이온의 종류

=== 화학식 ===
분자식, 동소체, 구조식, 실험식, 이온 결합 화합물의 화학식

=== 화합물은 어떻게 읽나요 ===
슈토크 체계를 사용하기. 분자, 이온, 산, 염기의 명명, 수화물
*산(acid)
*#"-산(-ic acid)"에 산소 원자 한 개를 첨가할 때: 그 산을 "과...산(per... ic acid)"이라 부른다. 따라서 염소산(chloric acid, HClO<sub>3</sub>)에 산소 원자 한 개를 첨가하면 과염소산(perchloric acid, HClO<sub>4</sub>)이 된다.
*#"-산(-ic acid)"에서 산소 원자 한 개를 제거할 때: 그 산을 "아...산(-ous acid)"이라 부른다. 따라서 질산(nitric acid, HNO<sub>3</sub>)은 아질산(nitrous acid, HNO<sub>2</sub>)이 된다.
*#"-산(-ic acid)"에서 산소 원자 두 개를 제거할 때: 그 산을 "차아...산" 또는 "하이포아...산(hypo...-ous acid)"이라 부른다. HBrO<sub>3</sub>이 HBrO로 될 때 이 산을 하이포아브로민산(hypobromous acid)이라 한다.
**산소산 음이온(oxanion), 즉 산소산의 음이온
**#"-산(-ic acid)"에서 모든 수소 이온을 제거하면, 음이온의 끝은 "-산 이온(-ate)"이 된다. 예를 들면, H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>에서 파생한 음이온 CO<sub>3</sub><sup>2-</sup>은 탄산 이온(carbonate)이라 부른다.
**#"아...산(-ous acid)"에서 모든 수소 이온을 제거하면, 음이온의 끝은 "아...산 이온(-ite)"이 된다. 따라서 HClO<sub>3</sub>에서 파생한 음이온 ClO<sub>2</sub><sup>-</sup>은 아염소산 이온(chlorite)이라 부른다.
**#음이온에서 전부가 아닌 일부 수소 이온이 제거되었다면 남아 있는 수소 이온의 수를 그 음이온의 이름에 나타내야 한다.
==== 유기화합물의 명명 ====
유기화합물의 이름은 반응기와 탄소의 개수로 명명된다.
예를 들어 -OH를 달고 있는 물질은 [[알코올]], -O-를 달고 있는 물질은 [[아세톤]]... 같은 식으로 기본적인 이름이 결정된다.
다음은 탄소의 개수에 따라 화합물 앞에 접두사가 붙는다.
{| class="wikitable"
|-
! 탄소의 개수 !! 1 !! 2 !! 3 !! 4 !! 5 !! 6 !! 7 !! 8 !! 9 !! 10
|-
| 접두사(영어) || metha || etha || propa || buta || penta || hexa || hepta || octa || nona || deca
|-
| 접두사(한글) || 메타 || 에타 || 프로파 || 부타 || 펜타 || 헥사 || 헵타 || 옥타 || 노나 || 데카
|}
<ref> 출처 : HighTop 화학I </ref>

예를 들어, 탄소가 2개인 알케인은 에타-(etha) + 알케인(alkane)이므로 에테인(ethane)이 되고, 탄소가 5개인 알케인은 펜테인(pentane)이 되는 식이다.

그런데, 탄소에 가지가 달리면 어떻게 이름을 붙여야 할까?
앞에 가지가 달렸다는 의미로 iso-, neo- 등의 접두사를 붙이지만, 그것 만으로 모든 탄소화합물 이름을 명명하기는 어렵고, 이름도 너무 길어진다. 따라서 실제로는 가지 부분을 알킬기로 본다. '가지'의 탄소수에 따른 접두사+알킬기의 일(yl-)접두사를 붙이고, 가장 긴 사슬의 탄소 수에따른 이름을 붙인다. 

{{주석}}

{{리브레 시리즈}}
[[분류:화학]]
[[분류:쉽게 알 수 있다 시리즈]]