1 물질을 구성하는 입자

1. 물질

[1] 물질의 분류

1. 순물질과 혼합물

(1) 순물질

1) 홑원소 물질

한 종류의 원소로 구성된 물질

예) 수소

, 산소

, 질소

, 인

, 황

2) 화합물

2종류 이상의 원소가 일정한 비율로 결합된 물질

예) 소금

, 물

, 설탕

, 염화수소

, 암모니아

(2) 혼합물

1) 균일한 혼합물(용액)

섞여 있는 물질들끼리 섞여 있는 비율이 일정한 혼합물

예) 설탕물, 공기, 소금물, 암모니아수

2) 불균일한 혼합물

섞여 있는 물질들끼리 섞여 있는 비율이 일정하지 않은 혼합물

예) 우유, 흙, 화강암, 석유(원유)

2. 순물질과 혼합물의 차이

1) 순물질과 혼합물의 구분 방법 녹는점.끓는점을 비교한다.

그림 [물과 소금물의 끓는점의 비교]

순수한 물은 100℃에서 끓기 시작하여 그 온도를 유지하지만 소금물은 물이 증발함에 따라 소금의 농도가 높아져 계속하여 끓는점이 점점 높아진다.

따라서 녹는점, 끓는점이 일정하면 순물질이고, 녹는점.끓는점이 일정하지 않으면 혼합물

2) 순물질과 혼합물의 비교

구 분	성분비	특성(녹는점.끓는점)	성분으로 분리하는 방법
순물질	일정하다	일정하다	화학적 방법
혼합물	일정하지 않다	일정하지 않다	물리적 방법

3. 동소체

1) 동소체의 뜻

한 원소가 두 가지 이상의 홑 원소 물질을 이루고 있을 때 두 물질을 동소체라 한다.

2) 동소체의 성질

① 같은 산화물을 만든다.

② 화학적 또는 물리적 성질이 다르다.

③ 두 물질의 연소 생성물이 같으면 동소체 관계에 있다.

3) 동소체의 보기


성분 원소	동소체	분자식	생성 원인	성질의 차이		연소 생성물 (산화물)
				물리적 성질	화학적 성질
탄소	탄소	분자 없음	원자 배열의 차이	다르다	다르다	이산화탄소
	금강석
	흑 연
산소	산소		분자 조성의 차이	다르다	다르다
	오 존
인	흰 인		분자 배열의 차이	다르다	같다	오산화인
	붉은인
황	사방황		분자 배열의 차이	다르다	같다	이산화황
	단사황
	고무황

[2] 물질의 분리 방법


방법	원리	보기
분별 증류법	끓는점의 차이 이용	액체 공기에서 산소의 분리 원유의 정제
분별 깔대기법	섞이지 않는 두 액체의 분리	물과 사염화탄소의 분리
재결정법	온도에 따른 용해도의 차이	소금과 질산나트륨의 분리
승화법	승화성이 있는 고체와 없는 고체의 분리	소금과 나프탈렌의 분리
거름법	액체와 그 액체에 녹지 않는 고체의 분리	물 속의 모래 분리
용해법	어떤 액체에 녹는 고체와 녹지 않는 두 고체의 용해성을 이용	물을 이용한 소금과 나프탈렌의 분리
투석	입자의 크기 차이를 이용 콜로이드의 정제	녹말에서 소금의 분리
이온교환수지법	음.양이온 교환 수지에 의한 분리	소금물에서 나트륨 이온의 제거
크로마토그래피	물질의 흡착력의 차이 이용 극미량 분석	아미노산의 분리

{2} 원자에 관한 법칙

[1] 질량 보존의 법칙

발견자 : 1772년 라보아제

1) 닫혀진 반응계 외부로부터 물질을 더하거나 빼지 않는 한, 화학 반응 전과 후의 질량의 총합은 같다

반응 물질의 총 질량 = 생성 물질의 총 질량

예	수소 + 산소 → 물			질량의 합
반응 전	10g	32g	0g	42g
반응량 생성량	4g	32g	36g
반응 후	6g	0g	36g	42g

2) 에너지와 질량 - 에너지 보존의 법칙

아인시타인의 이론에 의하면 질량은 에너지의 한 형태이다.

질량은 보존되지 않고 에너지만이 보존된다.

그러나 화학 반응에서는 질량의 변화량이 무시할 수 있을 정도로 극히 적어 질량 보존 법칙이 성립한다고 본다.

[2] 일정 성분비의 법칙

발견자 : 1799년 프루스트

어떤 한 화합물을 이루고 있는 성분 원소들 사이의 질량비는 항상 일정한 정수 비를 이룬다.

(예)수소와 산소로 이루어진 물에서 물을 이루고 있는 소수와 산소의 질량비는 항상 1:8이다.

물에서 수소의 질량 :

이산화탄소를 이루고 있는 탄소와 산소의 질량비는 항상 3 : 8이다.

이산화탄소에서 탄소의 질량 :

[3] 배수 비례의 법칙

발견자 : 1803년 돌턴

어떤 원소가 두 종류 이상의 화합물을 만들 때, 한 원소 일정량에 대한 다른 원소의 질량 사이에 간단한 정수비를 이룬다.

[4] 돌턴의 원자설

(1) 돌턴의 원자설

1) 모든 물질은 세분하면 더 이상 쪼갤 수 없는 단위 입자 "원자"로 되어 있다.

2) 같은 물질의 원자의 크기, 모양, 질량은 모두 같다.

3) 원소는 만들어지거나 없어지지 않으며 화합물은 그 성분 원소의 원자에 의해 생긴다.

4) 화합물은 성분 원소의 원자가 모여서 된 복합체로, 그 때 결합비는 간단한 정수 비로 되어 있다.(배수비례의 법칙)

(2) 돌턴의 원자설을 수정해야 할 점

1) 원자는 더 이상 쪼갤 수 없는 작은 단위가 아니다. 원자는 양성자, 중성자, 전자 등으로 쪼갤 수 있다.

2) 동위 원소가 발견됨으로써 같은 물질의 원자라도 질량이 다른 것이 있다는 것이 밝혀졌다.

【3】 분자에 관한 법칙

[1] 기체 반응의 법칙

발견자 : 1805년 게이 뤼삭

1) 기체의 화학 반응에서 반응하는 기체와 생성되는 기체의 부피 사이에는 간단한 정수 비를 이룬다.

예) 수소 + 산소 → 수증기의 반응 부피비는 수소 : 산소 : 수증기 = 2 : 1 : 2

2) 원자설에 의한 기체 반응의 법칙 설명

그림 [원자설에 의한 기체 반응의 법칙 설명 모형]

수소 원자 2개와 산소 원자 1개로부터 수증기 원자 2개를 얻기 위해서는 산소 원자가 쪼개져야 한다. 이는 원자설 자체의 원자는 더 이상 쪼갤 수 없다는 데에 모순이다. 따라서 물질은 자연 상태에서 원자 상태로 존재하는 것이 아니다.

기체 반응의 법칙은 원자설을 뒷받침하는 좋은 증거라 여겼으나 결국 원자설로 기체 반응의 법칙을 설명하지 못하였다.

[2] 아보가드로의 법칙

1.아보가드로의 법칙

1) 아보가드로의 분자설

① 분자는 순수한 물질을 대표하는 최소 단위의 입자이며 분자는 순수 물질의 종류를 결정한다.

② 같은 물질의 분자는 모양과 크기, 질량, 성질 등이 같다.

③ 분자는 같은 원자 또는 다른 원자로 구성되어 있다.

④ 같은 온도, 같은 압력에서 같은 부피의 기체는 같은 분자수를 포함한다.

기체는 종류에 관계없이 0℃, 1기압

[표준상태(S.T.P)]에서

에

개의 분자가 존재한다.

원자설로 기체 반응의 법칙을 설명하지 못하자 이를 설명하기 위하여 분자설이 나왔다.

아보가드로는 분자 개념을 도입함으로써 원자 개념을 버린 것이 아니고 오히려 돌턴의 원자설의 불충분한 점을 시정하여 분자 사이의 관계를 분명히 한 것이다.

2) 분자설에 의한 기체 반응의 법칙 설명

그림 [ 분자설에 의한 기체 반응의 법칙 설명 모형]

수소나 산소 모두 분자 상태로 있다고 가정하면, 분자들이 쪼개져서 생기는 원자들의 재결합으로 생성되는 과정을 설명할 수 있다. 따라서 물질은 자연 상태에서 분자로 존재한다.