[22.01.07] 화학1[개념완성]-Chap.01-1 화학의 유용성

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[공부][22.01.07] 화학1[개념완성]-Chap.01-1 화학의 유용성

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1. 우리 주위의 화학물질

유리: 규소(Si)와 산소(O)를 주성분으로 하는 "공유 결합"물질, Si와 O가 사면체 구조를 이룸. "분자 아님"

소금: 나트륨(Na)과 염소(Cl)를 주성분으로 하는 "이온 결합"물질, "분자 아님"

휘발유: 탄소(C)와 수소(H)를 주성분으로 하는 "혼합물"

 * 공유 결합 물질: 원자들이 "전자를 공유"해서 생성된 물질; 원자 사이에 공유 "결합이 반복되는 구조"를 가지게 되서 분자로 존재하지 않는다. Ex) 다이아몬드(C), 흑연(C), 이산화 규소(SiO2) 등

 * 이온 결합 물질: 양이온과 음이온 사이의 정전기적 인력에 의한 결합; 양·음"이온이 반복되는 구조".

  ** 이온: 원소의 전자가 결핍 또는 과잉된 상태, 매우 불안정한 상태이고 쉽게 결합하려는 성질 있다.


2. 생활 속 고분자 화합물

 (1) 천연 고분자 화합물

  *녹말(->포도당) : 밥, 옥수수 등 탄수화물

  * 셀룰로스 : 목화솜

  * 단백질 : 고기, 콩 등

 (2) 합성 고분자 화합물

  * 폴리염화비닐(PVC)

  * 폴리에틸렌(PE)


3. 실생활 문제 해결과 화

 (1) 식량 혁명과 화학 반응

  19세기 산업혁명으로 인구가 급속하게 증가하면서 의식주 전반적으로 문제가 생기기 시작, 식량부분에서는 독일의 화학자 프리츠 하버에 의해 질소와 수소의 암모니아(NH3) 합성방법 개발로 인해 해결되기 시작하였다.

   -1- 공기 중의 질소(N2) 분자는 거의 분해되지 않아 식물이 공기중의 질소를 이용할 수 없다.

(뿌리를 통해 땅에서 흡수; 기름진 땅이라는 의미는 이 땅이 질소를 얼마나 함유하는가를 말하기도 함) 그러나 식물이 생육하는 데 질소 원자가 반드시 필요하기 때문에 식량 증산을 위해서는 암모니아(NH3)가 대량으로 필요하게 되었다.

(쉽게 생각해서 거름 생각하면 된다; 배설물등을 모아 삭혀서 거름으로 사용하는 이유를 생각해보자)

   -2- 하버·보슈법

    * 질소 기체를 수소 기체와 반응 시켜 암모니아로 만듬.

    * 약 500℃, 200기압에서 반응 속도를 빠르게 하는 촉매를 사용하였다.

    * N2 + 3H2 -> 2NH3

    * 기체(질소, 수소)->반응용기(고온,고압,촉매)->열교환기->냉각기(반응하지 않은 기체 배출 및 재활용, 액체 암모니아 추출) (반응하지 않은 기체는 완전 배출 혹은 열교환기를 통해 다시 반응용기로 재활용)

 (2) 의류 혁명과 화학 반응

   -1- 천연섬유와 합성섬유

구분생산량강도가격밀도마찰구김흡습성환경
천연 섬유소량약함고비용큼약함약함높음환경 친화
합성 섬유대량강함저비용적음강함강함낮음환경 오염

 * 합성 섬유는 간단한 분자를 원료로 생산할 수 있으며, 강도가 강하고 비교적 저렴하다(대량생산이 가능하니까)

   -2- 여러가지 합성 섬유와 성분 원소

합성 섬유나일론폴리에스터폴리아크릴로나이트릴(니트)
탄소 나노 튜브
이용우산수영복겨울 의류방탄복
성분 원소C, H, O, NC, H, OC, H, NC

 

 (3) 주거 혁명과 화학 반응

   -1- 시멘트 : 산화 칼슘(CaO); 석회석을 가열하여 산화칼슘으로 만들어 점토와 섞음; 토목에서 접합제로 사용

   -2- 유리 : 이산화 규소(SiO2); 모래에 포함된 이산화 규소를 원료로하여 만듬(보통은 가열); 투명도 높다

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