화학
화학(한자: 化學 영어: chemistry)은 화학원소와 화합물에 대해 연구하는 과학의 한 분야로서, 여러 물질들을 반응시키는데 특히 초점을 두고 있다. 연구 대상은 우리 몸과 우리 주위를 구성하고 있는 모든 물질들이다.
역사[편집]
15세기 전까지, 사람들은 금이 아닌 물질들을 금으로 만드는 것(연금술)에 혈안이 되어 있었다. 물론 성공한 사람은 없었지만, 이 과정에서 연금술사들은 화학적으로 흥미로운 물질들을 많이 만들어 결과적으로는 화학의 발전에 크게 기여했다. 황산과 질산도 연금술사들이 처음으로 발견한 물질이다.
이 당시에는 수은(Hg), 은(Ag), 금(Au), 탄소(C)등 몇몇 원소만이 알려져 있었는데, 15세기가 되면서 화학은 비약적으로 발전했다. 15세기에는 화학자들이 다른 모든 물질들을 구성하는 가장 기본이 되는 재료(화학원소)를 많이 발견했다. 사람의 오줌에서 인(P)을 발견했고, 공기 중에 존재하는 비활성 기체들을 분리하기도 했으며, 방사성 물질도 발견했다.
오늘날 화학자들은 113개의 화학원소를 발견했다. 이 중에선 산소(O)처럼 아주 흔한 물질도 있고, 백금(Pt)처럼 무진장 비싼 물질도 있다. 심지어 러더포듐(Rf)같은 원소는 지구상에는 존재하지 않으며, 실험실에서만 인공적으로 만들어진다.
1920년대 이후부터는 물리학 분야가 크게 발전하면서 화학자들의 화학반응에 대한 이론도 크게 변하였다. 컴퓨터도 성능이 좋아지면서, 화학 물질의 분석 도구로서 유용하게 사용되고 있다. 1976년에는 바이킹호가 화성에 착륙하여 화성에 생명체가 있는지 알아보기 위해 화성 토양의 화학 물질 분석 실험도 수행했다.[1] 경찰관들은 범죄 현장에서 발견된 증거를 분석하기 위한 도구로 화학을 유용하게 사용하고 있다.
화학의 분야[편집]
화학에도 여러 분야가 있다. 분석화학은 말 그대로 어떤 물질이 어떤 화학물질로 이루어져 있는지 분석하는 것이다. 예를 들자면, 분석학자들은 음식물에 비소(As)같은 독극물이 있는지 분석하는 일 따위를 한다. 유기화학은 탄소(C)를 포함한 물질들에 대해 연구하는 분야이다. 예를 들자면, 유기화학자들은 아세틸렌(CH≡CH)을 합성하는 일 따위를 한다. 반대로, 무기화학은 탄소가 포함되지 않은 물질에 대해 연구한다. 예를 들자면, 무기화학자들은 반도체를 만드는 일 따위를 한다.
고분자화학은 화학의 큰 영역을 차지한다. 여기서 말하는 고분자란 대개 플라스틱이다. 예를 들어, 고분자화학자들은 나일론을 만드는 일 따위를 한다. 플라스틱은 탄소로 만들어진 물질이므로 고분자화학은 유기화학에 포함된다. 생화학은 생명체와 관련된 화학에 대해 연구한다. 예를 들어, 생화학자들은 사람들이 비소를 먹으면 왜 죽는지에 대해 연구한다. 생물체들은 모두 탄소를 포함하고 있으므로, 생화학도 유기화학의 한 분야로 본다. 하여튼 이외에도 수많은 화학의 작은 갈래들이 있다.
화학 초보자를 위한 간단한 화학강의[편집]
서론[편집]
원소의 기본 구성 단위를 원자라고 한다. 원자는 원소의 성질을 갖는 가장 작은 입자이다. 화합물은 두개 이상의 원소들로 이루어진 물질이다. 화합물에서 두개 이상의 원자들이 서로 결합한 것을 분자라고 한다. 작은 먼지입자, 한 방울의 물방울부터 지구 전체에 이르기까지, 눈에 보이는 모든 물질들은 무진장 많은 개수의 분자들이 모여 이루어진 것이다. 혼합물은 두개 이상의 화합물이 반응하지 않고 섞여있기만 한 상태의 물질이다. 예를 들자면, 소금과 모래를 그냥 섞어둔 것 같은 것이 혼합물이다. 소금과 모래의 혼합물을 물에 넣으면 소금은 물에 녹고 모래만 남으므로 쉽게 분리가 가능하다. 화합물은 화학 반응을 통해서 변화할 수 있다. 예를 들어, 중탄산나트륨(베이킹 소다의 주성분)은 화학 반응을 통해 물, 이산화탄소, 탄산나트륨으로 변한다.
몰[편집]
몰(mole)은 원자를 세는 단위이다. 정확히 말해서, 1몰은 602,214,179,303,030,303,030,303개의 원자이다. 1몰의 원자의 무게를 분자량이라 한다. 예를 들어, 구리 원자 1몰의 무게는 63.55g이므로 구리의 분자량은 63.55라고 한다. 염소의 분자량은 35.45이다. 따라서 염소 원자 1몰의 무게는 35.45g이다.
산과 염기[편집]
산과 염기는 화학에서 흔한 물질들이다. 산은 물에 넣으면 H+ 이온을 내놓는 물질이며, 염기는 물에 넣으면 OH− 이온을 내놓는 물질이다. 이 두 이온은 서로 반응하여 H2O, 즉 물을 형성한다. 산과 염기가 반응하는 과정에서는 물 뿐만 아니라 염이라는 물질도 만들어 진다. 예를 들어, 염산(HCl)과 수산화나트륨(NaOH)는 반응하여 물(H2O)과 염화나트륨(NaCl)이 만들어진다. 바로 이 염화나트륨이 염의 일종이다.
유용성[편집]
화학은 일상생활에 매우 유용하게 이용되고 있으며, 다른 과학분야의 기초가 되고 있다. 우리 주위에도 화학자들이 만든 물질들이 널려있다. 나일론으로 만든 스타킹, 세제와 섬유유연제, 섬유탈취제, 락스, 화장품, 타이어, 약, 페인트, 음료수에 들어있는 합성착향료...
안전[편집]
어떤 화합물들은 위험하므로 굉장히 조심해야 한다. 예를 들어, 비소는 독성이 굉장히 강하며, 크롬산염은 암을 유발시킬 수 있다. 염화제일주석염화주석은 물을 오염시키며, 염산은 살을 태울 수 있다. 수소같은 물질은 폭발할 수 있다. 따라서 화학자들이나 화학 실험을 하는 사람들은 반드시 안전 장비가 갖추어진 화학 실험실에서 화합물을 다뤄야 한다. 특수한 장비를 착용하는 것도 좋은 방법이다.
같이 보기[편집]
주석[편집]
- ^ 당시 실험 결과 화성에는 적어도 지구의 생명체와 유사한 방법으로 대사 작용을 하는 생명체는 없는 것으로 밝혀졌다.
