H 수소
He 헬륨
Li 리튬
Be 베릴륨
B 붕소
C 탄소
N 질소
O 산소
F 플루오르
Ne 네온
Na 나트륨
Mg 마그네슘
Al 알루미늄
Si 규소
P 인
S 황
C 탄소
Ar 아르곤
K 칼륨
Ca 칼슘
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(고유)수분(Inherent Moisture) : 석탄 입자중에 흡착되어 존재하는 것으로 상온에서 거의 증발하지 않고, 107±2℃에서 1시간 건조시 감량을 말한다.
회분(Ash) : 석탄을 연소시킨 다음에 잔류하는 물질로서 석탄 고유의 회분과 외래 광물질로 이루어진다. 석탄 고유의 회분은 석탄 근원식물 중 존재하는 회분(약1～4%)으로서 일반적인 선탄에 의해 제거가 불가능하다. 외래 광물질은 석탄 생성의 지질시대에 외부에서 혼입된 광물질과 채탄시 혼입된 것이다. 석탄중 존재하는 광물질로는 대체로 Al, Fe, Ca, Na, K, Si 등의 규산염이 있다. 815 ± 10℃에서 완전 회화시킨 후 회분 측정한다.
휘발분(Volatile Matter) : 가열온도가 상승함에 따라서 점차 석탄질의 분해가 시작되어, 200℃ 부근에서 소량의 지방족 탄화수소를 방출하고, 300 ～ 500℃에서는 화합수분을 방출하게 된다. 석탄의 분해 온도인 350℃ 부근에서는 Gas의 방출이 가장 왕성하며, 450℃ 부근에서는 주로 메탄, 에탄, 파라핀족, 올레핀족 탄화수소를 방출하며, 500℃이상이면 Gas 방출은 점차 감소하나, 수소는 700～900℃가 특히 많고, CO는 온도 상승과 함께 발생량도 증가한다. 휘발분이 불완전 연소를 하면, 탄소를 분리시켜 매연 발생과 열손실을 유발하며 휘발분이란 900±5℃에서 7분간 건류한 값이다.
고정탄소(Fixed Carbon) : 100에서 수분, 회분, 휘발분의 차로써 결정하며, 석탄의 가연성분을 구성하고, 이 수치는 탄질과 용도에 영향을 미치며, 일반적으로 탄화도가 진보 된 무연탄, 역청탄은 갈탄등에 비교하여 고정탄소가 많으므로 발열량이 높고, 이용가 치가 크다. 석탄 건류시 탄소는 CO, CO2 등 탄화수소 상태의 휘발분이 되어 비산하 는 것도 있으나, 대부분 단위체의 형태나 또는 소량의 H, O, N, S등과 함께 탄화물의 형태로 남아 광물질(炭)과 함께 형성되어있다.
원소분석 (Ultimate Analysis) : 탄소, 수소, 질소, 산소, 연소성유황
석탄의 성질 판정 뿐만 아니라 열관리에 있어서 물질 정산 및 이를 이용한 열정산 혹은 연소에 필요한 공기량, 과잉 공기율 등의 계산에 필요한 분석자료이다.
탄소(Carbon) : 석탄중에서 함유된 원소 중 가장 많고(70～80%) 탄화가 진행될수록 증가한다.
수소(Hydrogen) : 역청탄보다 낮은 탄에서는 별 차이가 없으나(5～6%) 무연탄에서 급격히 적어진다. 석탄중의 수소는 결국 물이 된다.
질소(Nitrogen) : 원소 분석에 표시되는 것은 암모니아로 변할 수 있는 질소 뿐이다. 보통 석탄에 0.5 ～ 1 % 정도 함유되어있다.
연소성유황(Combustible Sulfur) : 0.3 ～2 % 정도 함유하고 존재 형태에 따라 무기성 유황, 유기성 유황으로 구분한다. 연소시 무기성 유황 중 황산염은 대부분 회중에 남으나, 일부는 SO2가 된다. 유기성 유황도 연소하여 SO2가 된다. 즉, 연소성 유황과 불연소성 유황으로 표시된다.
발열량, 전수분, 전유황, 불연소성유황, 회용융점, 진비중, 착화온도, 분쇄성, 석탄회재분석, 입도
발열량(Gross Calorific Value, Heat Value) : 단위량의 연료(석탄 1 kg)가 완전히 연소 하였을 때 발생하는 열량을 발열량(Kcal/kg)이라 하며, 발열량을 측정하면 그 연료 의 가치를 알 수 있으며, 소비자는 연료가 합리적으로 되고 있는가의 여부, 연소 장 치가 완전한가의 여부, 사용 목적에 그 연료가 적합한가의 여부 및 소요량 등 연료의 사용면에 있어서 정확한 판단과 대책을 수립할 수 있다.
전수분(Total Moisture) : 도착된 샘플의 총수분을 1차 및 2차 건조를 통해 측정하는 것으로 동일 탄종일 경우에도 샘플의 상태에 따라 큰 차이가 난다.
전유황(Total Sulfur) : 석탄 시료가 함유하고 있는 총 유황분의 량을 말한다.
회용융점(Ash Fusion Temp.) : 회재 삼각추 형성기로 삼각추 (높이 3/4inch, 밑변 한변의 길이 1/4inch 정삼각형 삼각추)를 회용융점 측 정로 속에 넣어 회를 산화성 또는 환원성 분위기로 하여 온도를 상승 시키는 도중, 삼각추의 변형하는 온도로서 그 모양에 따라 변형점(I.D.T (Initial Deformation Temperature), 구형 용융점 S.T. (SofteningTemp.), 반구형 용융점〔H.T.(Hemisphirical Temp.), 용유점〔F.T.(Fluid Temp.)〕으로 분석한다. 환원성 분위기는 노 내의 환원성 개스 함량은 부피比로 20～80%(N2 free)가 가장 적당하며, 노 외로 나오는 불꽃의 색이 황색을 띠고 불꽃의 크기가 15～20㎝ 정도가 되면 노 내는 환원성 분위기가 된다. 산화성 분위기는 개스 연소실에 최대한의 공기를 송입하여 환원성 개스 함량이 10%이하가 되도록 해야 하며, 노 외로 나오는 불꽃의 색이 청색을 띠고, 불꽃의 크기가 5㎝ 이하가 되도록 하면 노 내는 산화성 분위기가 된다.
진비중(True Specific Gravity) : 진비중은 기공을 뺀 실고체 질량에 대한 비중이며 겉비 중은 기공을 포함하는 하나의 덩어리로서의 비중이다. 그러므로 겉비중의 값이 진비 중의 값보다 적으며 두 비중의 차로서 덩어리가 차지하는 기공율도 구할 수 있다. 석탄은 주로 진비중, 코크스는 겉비중을 측정한다.
착화온도(Ignition Temp.) : 연소를 시작하는데 필요한 최적의 온도를 의미 하며, 시료 에 공기를 반응시켜 그 산화에 의한 온도의 급격한 상승점을 착화온도로 하는 방법, 또는 산화에 의한 개스의 생성 및 그 조성에 의하여 탄산가스가 발생하기 시작하는 온도를 착화 온도로 하는 방법과 시료에 공기를 작용시켜 그 중량이 감소하는 점을 착화온 도로 하는 방법이 있다.
분쇄성(Hardgrove Grindability Index, H.G.I) : 1951년 미국 ASTM에서 Hardgrove 법을 정식으로 규정하였다. 분쇄도 시험기에 시료(16 mesh ～ 30mesh)를 넣어 60회 회전시키는 볼밀에 의해 분쇄된 시료를 200 mesh (74㎛)의 체로 진탕기에서 10분간 진탕 후 체를 청소하고 다시 5분간 진탕후 청소하고 마지막 5분간 진탕하여 74 ㎛체에 남은 잔류 시료탄의 중량을 식에 대입하여 구한다. 분쇄도 H.G.I의 숫자가 크면 클수록 잘 부숴지는 탄이란 뜻이고 수치가 적으면 적을수록 잘 부숴지지 않는 딱딱한 탄이란 뜻이다.
석탄회재 분석(Coal Ash Analysis) : 석탄회의 성분으로는 이산화규소(SiO2), 산화알루미 늄(Al2O3), 산화철(Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘 (MgO), 산화나트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O), 이산화티탄(TiO2) 등이 주종을 이루고 있다. 이중 이산화규소와 산화 알루미늄과 이산화티탄은 산성 성분이고 그 외 성분은 염기성 성분이다. 석탄회중의 산성 성분과 염기성 성분의 수치로 보일러 내부에 석탄회가 달라붙는 현상, 슬래깅 (Slagging) 현상 등을 계산하여 석탄을 보일러에 사용하고 있다. 석탄회를 분석하여 산성 성분이 많으면 석탄회의 회용융점이 높고, 염기성 성분이 많은 것은 회용융점이 낮게되는 특성을 알 수 있다. 이산화규소와 산화알루미늄이 많으면 회재의 색상이 백색이고 산화철이 많으면 적색이고 산화칼슘이 많으면 황색을 띤다.
입도(Size) : 표준체를 사용하여 시료의 입도별 분포를 알수 있으며, 표준체는 과거 세 계적으로 보급된 Tyler체의 호칭인 Mesh를 주로 사용한다. Mesh는 1inch 사이의 체눈의 수로 정의 된다. KS표준체의 기준은 미국 재료시험협회(ASTM)의 표준망체 로 체눈의 크기 1mm(1000micron, μm)의 것을 기준으로 서로 인접한 눈의 크기를 1.189의 비율 (체比)로 변화한 것이다.
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화학용어 총정리
가수분해 hydrolysis
화합물이 물과 반응해서 일으키는 분해. 대개의 경우 물분자 H2O가 H와 OH로 분해되어 반응에서 생기는 화합물과 결합. 강산과 강염기에서 생기는 염(예를 들면 탄산수소나트륨 NaHCO3), 또는 강산과 약염기에서 생기는 염(예를 들면 염화 암모늄 NH4Cl)을 물에 녹이면 가수분해가 일어난다. 용액은 염기성 또는 산성이 된다. 유기화합물에서는 단백질·녹말·지방·에스테르 등이 물과 반응하여 분해하는 것을 가수분해라 한다. 예컨대, 에스테르의 가수분해에서는 산과 알코올이 생성.
가역반응 reversible reaction
반응물질 A와 B에서 생성물질 C와 D가 생기는 화학반응(A ＋ B → C ＋ D, 정반응)이 진행하고, 그 역반응(C ＋ D → A ＋ D)도 진행할 때, 이 화학반응을 가역반응이라 한다. 가역반응은 ↔ 의 기호로 써서, A ＋ B ↔ C ＋ D와 같이 나타낸다. 주어진 조건하에서 화학평형이 생성물질 쪽에 심하게 치우쳐 있을 때는 반응은 정반응만이 불가역적으로 진행하지만, 반대의 경우 정반응에 의한 생성물질의 축적과 함께, 화학평형의 치우침의 정도에 따른 빠르기로 역반응이 진행하여 반응은 가역적이 되며, 화학평형에 달했을 때, 반응의 정·역이 모두 겉보기상 멈춘다.
강산 strong acid
산은 수용액 중에서 수소 이온이 생겨, 염기를 중화하여 염을 생기게 하는 물질로, 일반적으로 분자식 HA라는 산은 수용액에서는 일부분이 이온으로 해리한다:HA↔H+ ＋ A-. 오른쪽으로 향하는 반응과 왼쪽으로 향하는 반응은, 분자나 이온의 어느 농도에서 균형을 이루어 전리평형이 성립한다. 이 때 H+나 A-로 해리해 있는 비율이 높은 것을 강산이라 한다. 강산에는 염산 HCl 외에, 과염소산 HClO4, 질산 HNO3, 황산 H2SO4 등이 있다. 강산은 피부를 손상하므로, 다룰 때 주의가 필요하다.
강염기 strong base
수용액 중에서 해리하여 수산화 이온을 만들어, 산을 중화해서 염과 물을 생성하는 물질을 염기라 한다. 예컨대 수산화 나트륨이나 암모니아는, 그 수용액이 NaOH → Na+ + OH-, NH3 + H2O → NH4+ + OH-의 반응으로 OH-를 만들기 때문에 염기다. 염기를 BOH라 하고, 그것이 수용액 속에서 B+와 OH-로 해리해 있는 비율이 큰 것을 강염기라 한다. 리튬을 제외한 알칼리 금속 및 바륨의 수산화물은 강염기로서 작용한다. 그리고 새로운 생각으로는, H+와 결합하는 성질이 있는 것은 모두 염기이다, 라고 할 수도 있다. 예를 들면 약한 산인 아세트산은, CH3COOH ↔ H+ + CH3COO-와 같이 해리해 있다. 이 평형은 왼쪽으로 치우쳐 있어, CH3COO-이온에 주목하면, 수소이온과 결합하는 경향이 커 강염기라 볼 수 있다. 이와 같이, 약한산에서 수소 이온을 제거한 나머지는 강염기이다.
건전지 "dry cell, dry battery"
휴대와 운반에 편리하도록, 전해액을 페이스트 모양으로 해서 금속 케이스에 가두어 넣은 전지. 일반적으로는 양극의 활성물질로 이산화망간을 쓰는 망간건전지를 가리킨다. 그 구성은 ZnINH4CIIMnO2,C로 나타내진다. 전압은 보통 1.4∼1.5V인데, 단1, 단2, 단3 등으로 해서, 그 크기가 규격화되어 있다. 그밖에 알칼리전지(알칼리 망간건전지)라든가 수은전지도 있으며, 또 니켈카드뮴전지는 축전지로 밀폐형의 건전지도 만들어져 쓰이고 있다.
건조제 desiccating agent
흡습성이 강하여 물질에서 수분을 제거하는 데에 쓰는 물질. 오산화이인이 가장 강력한 건조제인데, 무수염화칼슘, 소다석회(CaO + NaOH), 진한황산, 실리카겔 등이 흔히 쓰인다. 코발트(Ⅱ)를 배어들게 한 실리카겔은, 건조능력이 있는 동안은 푸르고, 건조능력이 없어지면 담홍색으로 변하는데, 150℃ 정도로 가열하여 수분을 날려버리면 다시 파랗게 되어 계속 사용할 수 있다.
겔 gel
콜로이드 입자는 서로 붙어서 3차원의 그물코를 이루는 수가 있다. 이와 같은 그물코의 틈에 용매가 들어가서 생긴 것이 겔이다. 겔은 일정한 형상을 유지하고 있는데, 용매를 포함하므로 무르고, 이른바 젤리 모양을 하고 있다. 겔은 졸(콜로이드 용액)을 냉각하거나 졸에 적당한 약품을 가하여 만들 수 있다. 우무·두부·곤약·요구르트는 대표적인 겔이다. 우리의 눈의 유리체와 각막, 혈관벽, 관절의 윤활제 등도 겔이다.
결정 crystal
균질의 고체로서 규칙적인 원자배열에 의하여 이루어진 것. 일반적으로 규칙적인 결정형을 가지고 있으며, 그 형태는 간단한 대칭법칙을 따르고 있다. 결정형은 각 물질에 따라 특질적이며, 결정축의 위치, 대칭요소의 결합생태를 기준으로 하여 모든 결정형은 6의 결정계, 32의 결정족으로 분류된다. 결정의 내부구조는 원자의 격자와 같은 배열로 결합하여, 이온결합·원자가결합·분자결합·수소결합·금속결합 등 그 결합법에 의해 결정의 분리성이 지배된다.
결정격자 crystal lattice
이상적인 결정 속에서는 원자가 규칙적으로 늘어서 있다. 예를 들면 구리의 결정에서는, 입방체의 각 꼭지점과 면의 중심에 원자가 배치하고, 이 입방체가 3차원적으로 쌓여서 결정을 이루고 있다. 이때, 원자의 위치는 공간 속에 격차를 이루는데, 이것을 결정격자라 한다. 격자를 구성하는 점을 격자점, 격자점이 촘촘히 올라가 있는 평면을 격자면이라 한다. 식염의 결정에서는, 염화 이온과 나트륨 이온이 똑같은 모양의 결정격자를 이루고 있다. 이와 같이 원자단 속에, 결정의 되풀이의 단위가 되는 특정의 점을 격자점으로서 선택하여, 결정격자를 생각할 수가 있다. 결정은 그 모양의 대칭성에서 7가지의 결정계로 분류되는데, 결정격자로서는 14종류의 것이 있다. 프랑스의 A. 브라베(1849 년)가 이것을 제시했으므로, 이것들을 브라베격자라 한다.
결정계 crystal system
식염(염화 나트륨)의 결정은 입방체인데, 얼음의 결정은 6각기둥이다. 이와 같이 자연계에는 갖가지 모양의 결정이 있다. 결정 속의 어떤 한 원자에 착안하여, 그 둘레의 원자배열의 대칭성에 의하여 결정을 분류한 것을 결정계라 한다. 예를 들면, 대칭성이 입방체와 똑같은 것을 입방정계라 한다. 같은 입방정계에 속해 있더라도, 다이아몬드와 식염처럼 원자배열이 서로 다른 결정이 있다. 얼음의 결정은 6방정계이다. 입방정계, 6방정계 외에 3방정계, 정방정계, 사방정계, 단사정계, 3사정계의 계 7종이 있다. 3차원 공간 속에 기하학적으로 존재할 수 있는 결정의 종류는 230종이며, 이들은 7가지의 결정계 속에 속해 있다.
결정수 water of crystallization
결정 중에 일정한 화합비로 함유되어 있는 물. 결정내에서 일정한 위치에 있어서, 결정구조를 이루고 있는 격자를 안정되게 유지하는 데에 도움이 되고 있다. 가열하면 일정한 온도에서 단계적으로 탈수되어서 결정구조가 변화한다. 결정수는, 결합의 방식과 존재의 방식에 따라서 몇 가지로 분류된다.
① 배위수 : 금속 이온의 둘레에 배위하여 착이온을 이루고 있는 물. 예를 들면 청색의 황산구리(Ⅱ) 5수화물 CuSO4·5H2O는, 5분자의 물 중 4분자가 구리 이온에 배위하여 착이온[Cu(H2O)4]2+로 되어 있는데, 이 결정수를 배위수라 한다. 나머지 1분자의 물은, 황산이온과 수소결합에 의하여 결합해 있다. 그 밖에도 염화마그네슘 6수화물 MgCl2·6H2O 등 많은 중금속염, 전이금속염의 수화물이 이 종류의 결정수를 가진다.
② 음이온수 : ①의 예에서 황산과 수소 결합해 있는 물을 음이온수라 한다. 배위수에 비하면 열에 의하여 잘 탈수되지 않는다.
③ 격자수 : 결정격자의 공간에 일정한 비율로 존재해 있는 물. 예컨대 황혈염(페로시안화 칼륨) 3수화물 K4[Fe(CN)]6·3H2O등.
결합에너지 "bond energy, binding energy"
【Ⅰ】 bond energy 분자내의 원자나 기 사이에서 결합이 생길 때에 방출하는 에너지. 분자내의 결합에너지의 총합은, 그 분자를 분해하여 따로따로 떨어진 원자로 만들기 위해서 요하는 에너지와 같다. 반대로, 따로따로 된 원자에서 분자가 만들어질 때에는, 이것과 같은 양의 에너지가 남아, 반응열로서 방출된다. 같은 조합의 2원자간의 결합에너지는 단일결합, 2중결합, 3중결합에 따라서 다른데, 동종의 결합에 대해서는 서로 다른 분자 속에서도 대략 같은 값을 지닌다.
【Ⅱ】 binding energy 1개의 원자핵을 구성하고 있는 모든 핵자(양성자와 중성자)를 서로 따로따로 떼어놓은 상태의 에너지와, 그것들이 모여서 원자핵을 이루고 있는 상태의 에너지와의 차. 질량 결손을 에너지로 나타낸 것에 상당한다. 그 크기는 핵자 1개당으로 쳐서 약 8MeV(1몰당 약 8x108kJ)인데, 분자내의 결합 에너지보다 엄청나게 크다.
경금속 tight metal
비중이 작은 금속. 실용적인 구조 재료로서 사용되는 경합금의 모재가 되는 금속, 즉 알루미늄·티탄·마그네슘을 가리키는 것이 보통이다. 알칼리 금속(리튬·나트륨·칼륨은 비중이 1보다 작다), 알칼리토류 금속 등도 비중은 작지만, 보통 경금속이라고는 하지 않는다.
경상이성 enantiomerism
어떤 종류의 화합물에서는, 녹는점이나 끓는점 등의 물리적 성질이나, 반응의 양상 등의 화학적 성질은 완전히 똑같은데, 선광성만이 오른쪽으로 도는 것과 왼쪽으로 도는 것의 정반대인 것이 있다. 이와 같은 선광성의 오른쪽돌기, 왼쪽돌기 1쌍의 화합물의 서로의 관계를 경상이성이라 한다. 광학이성이라고도 한다. 이것은 원자의 공간적인 연결이 오른손과 왼손의 관계처럼 서로 뒤집은 관계여서, 평행으로 움직이는 것만으로는 서로 겹칠 수가 없기 때문에 일어나는 현상이다. 예를 들면, 4면체구조를 취하는 탄소화합물 CR1R2R3R4에서 4개의 기 R1R2R3R4가 서로 다르면 경상이성이 생기는데, 이 때의 탄소 원자를 비대칭탄소 원자라 부른다. 이론상은, 경상이성인 화합물은 자연계에 똑같은 비율로 존재할 것 같지만, 생물이 합성하는 아미노산이나 당등과 같은 물질은 경상이성의 조합 중의 한쪽뿐이다. 그 이유는 아직 충분히 밝혀져 있지 않다.
계면활성제 "surface-active agent, surfactant"
용매에 작은 양을 녹였을 때, 그 용액의 표면장력을 크게 저하시키는 작용을 하는 물질. 분자 중에 친수성원자단과 소수성원자단을 지니고 있는 두 원자단 사이에 적당한 밸런스가 취해져 있어야 한다. 수용액은 콜로이드성을 나타내지만 콜로이드의 이온 하전에 의해 계면활성제·양이온 계면활성제·비이온 계면활성제 및 양성 계면활성제로 분류된다. 세척제·유화제·섬유처리제. 부유선과제·윤활유첨가제·살균제·도료분산제 등 다방면으로 쓰인다.
고분자 macromolecule
분자량이 큰 화합물. 일반적으로 분자량이 1만 이상인 것을 고분자화합물 또는 고분자라 하여 저분자화합물과 구별한다. 단지 분자량이 많다는 것을 의미할 뿐 뚜렷한 한계가 있는 것은 아니다. 고분자화합물은 일반적으로 저분자화합물만큼 종류는 많지 않으나, 우리 주변에 가까이 있기 때문에 의식주와 밀접한 관계가 있다. 돌이나 흙, 금속 또는 결정상 저분자화합물을 제외하고는, 형태를 갖추고 있는 것의 대부분을 고분자로 볼 수 있다. 근년에는 고분자화합물인 합성고무·합성섬유·합성수지 등이 개발되어 고분자의 중요성이 더욱 높아지고 있다.
공유결합 covalent bond
화학결합의 한 형식. 2개의 원자 사이에서 각각의 원자가 서로 하나씩의 전자를 내어, 그 2개의 전자를 양쪽의 원자가 공유하는 데 의하여 이루어지는 화학결합. 전자쌍결합이라고도 한다. 공유결합의 전형적인 예로서는 수소분자를 들 수 있다. 공유결합에 있어서는 결합에 관여하고 있는 전자를 점으로 나타내며, H:H, C:C와 같은 기호로 표시한다. 두 개의 전자로 된 전자쌍이 안정된 공유결합을 형성하는 기구는 일반적으로 양자역학으로 설명할 수 있다.
공중합 copolymerization
부타디엔이나 스티렌은, 각각 중합하면 합성고무라든가 폴리스티렌과 같은 고분자가 되는데, 만약에 이 두 원료 물질을 서로 섞어서 중합시키면 두 원료가 서로 섞여 중합하여 새로운 고분자가 만들어진다. 이와 같은 반응을 공중합이라 부른다. 부나-S, 부나-N 고무 등은 공중합에 의해서 만들어지는데, 각각의 원료를 따로 중합시키고나서 서로 섞은 고분자와는 달리, 하나의 분자에 2종의 원료의 분자가 포함되어 있다.
광자 photon
2개의 작은 구멍을 빠져나온 빛이 서로 간섭하는 것 등에서 빛이 파의 성질을 지닌다는 것은 의심의 여지가 없으며, 그것이 전자기파라는 것도 맥스웰에 의하여 밝혀졌는데, 금속의 표면에 빛을 대었을 때에 튀어나오는 전자의 성질을 알아보면, 빛이 파라는 것만으로는 설명할 수 없다. 아인슈타인은 진동수 n인 빛은 에너지가 hn(h는 플랑크 상수)이고, 운동량이 p=hn/c(c는 진공중의 광속도)인 입자의 성질을 지닌다는 것을 발견하였다.(1905년). 이 입자를 광자라 한다. 광자는 포톤(Photon) 광량자라고도 하는데, 파동과 입자의 성질을 모두 지닌 빛의 소립자이다. 그리고 양자론적인 장의 이론에서는 질량 0, 전하 0인 입자이다. 광자가 파동과 입자의 성질을 모두 지닌다는 것은 양자역학에 의하여 완전히 이해될 수 있게 되었다. 빛 이외의 전자기파(전파·X선·γ선 등)도 모두 광자와 그 모임이다.
광화학스모그 photochemical smog
공장이나 자동차 등에서 대기 중으로 고농도로 방출된 탄화수소와 질소산화물의 혼합가스가 강한 햇빛을 받아 복잡한 광화학반응을 일으켜, 그 결과 생긴 오존이나 PAN 등 산화성이 강한 옥시던트 기타의 물질(가스상 오염물질과 에어로졸이 서로 섞인 상태로 되어 있다)의 혼합물이 공기중을 감돌아, 엷은 연기처럼 보이는 것. 로스앤젤레스형 스모그라고도 불리는데, 자동차가 많은 대도시에서 여름의 한낮에 발생하기 쉽다. 시정을 나쁘게 하는 동시에, 눈이나 기관지 등의 점막에 자극을 주는 등 건강장애와 식물에 대한 나쁜 영향도 있는데, 대도시의 주요한 대기오염의 하나이다.
광학이성 optical isomerism
⇒ 경상이성
구조식 constitutional formula
단체 또는 화합물의 분자 내에서, 구성하는 원자가 서로 화학결합을 하고 있는 관계를 원자기호와 그것들을 연결하는 선으로 나타낸 것. 한 쌍의 공유전자에 대하여 하나의 선을 쓰고, 2중·3중결합에는 각각 2개·3개의 선을 쓴다. 구조식의 대부분의 분자, 특히 유기화합물의 분자의 구조를 나타내는 데에 유용한데, 구조이성질의 관계 등도 표현할 수 있다. 그런데 그 표현은 동일 평면상에 그치고 있으며, 또 화학결합의 상태를 어느 정도까지밖에 나타내고 있지 않다. 보완으로서 결합의 입체적 관계라든가, 전자분포 등을 다룬 화학식도 쓰이는데, 그것들도 넓은 의미에서 구조식에 포함된다.
구조이성질 structural isomerism
분자 속의 원자 배열 순서가 다른 데에 기인하여 이성질체가 생기는 현상. 구조이성질은 다시 ① 부탄, 이소부탄과 같은 탄소사슬의 차이에 기인하는 탄소사슬이성질체 ② 2치환 벤젠의 오르토(ο-), 메타(m-), 파라(ρ-) 이성질체와 같은 작용기의 위치의 차이에 기인하는 위치이성질체, ③ 에탄올과 디메틸에테르와 같은 작용기의 차이에 기인하는 작용기이성질체 등으로 분류된다.
금속 metal
상온·상압에서 불투명한 고체로서, 금속 광택과 전성·연성을 가지며 양이온이 되기 쉽고, 열 및 전기의 양도체가 되는 등의 금속 성질을 갖는 물질의 총칭. 단, 금속 중에서도 수은만은 상온·상압에서 액체.
금속원소 metallic element
그 단체가 금속인 원소. 장주기의 주기율표에서, 붕소 B에서 규소 Si, 게르마늄 Ge, 비소 As, 안티몬 Sb, 텔루르 Te, 아스타틴 At의 원소를 대각선으로 이으면, 그 왼쪽에 위치하는 원소가 이에 해당. 이 경계 가까이의 원소는, 금속·비금속의 양쪽의 특성을 가지고 있다. 금속원소는 외각전자를 잃고 양이온이 되기 쉽다. 금속원소의 화합물의 대부분은 비금속성을 보이며, 또 산화물의 대부분은 염기성 산화물이 된다.
금속광택 metallic luster
금속의 면이 반짝반짝 반사하는 것과 같은 강한 광택. 광물의 성질을 표현할 때에 쓰는 말의 하나로 황철광, 황동광, 방연광 등 금속을 주성분으로 하는 광물은 이 광택을 보인다.
기체 gas
물질의 세가지 상태의 하나. 일정한 형상과 체적을 갖지 않으며 유동성이 많고, 용기 전체에 퍼져서 액체처럼 표면을 보이지 않는다. 상온에서의 공기·질소·산소·수소 등이 그 예이다. 기체를 구성하는 분자는 서로, 또는 용기의 벽과 끊임없이 부딪치면서 운동하고 있다. 분자 사이에 작용하는 분자간 힘은 작으므로, 각 분자는 거의 자유롭게 운동하고 있다. 또, 분자간의 거리는 분자의 지름보다 휠씬 크므로, 기체를 압축하여 체적을 작게 하는 것은 비교적 쉽다. 기체의 압력, 체적과 온도의 관계는, 보일 샤를의 법칙에 따른다. 다만, 엄밀하게 말하면, 이것은 이상기체의 경우이고, 실제로는 근소하게 분자간 힘이 작용하므로, 그만큼 이 법칙은 수정이 필요하다. 0℃, 1기압의 기체 1몰은 기체의 종류에 관계없이 22.4ℓ의 체적을 차지한다.
기체반응의 법칙 law of gaseous feaction
질소와 수소에서 암모니아가 생기는 반응과 같이, 기체끼리의 반응에서는 반응하는 물질과 생성하는 물질의 체적은 동온·동압하에서 간단한 정수비가 된다는 법칙. 위의 반응의 예에서는, 질소의 체적을 1이라 하면, 수소 3, 암모니아 2가 된다. 이 체적비는 반응하는 물질과 생성하는 물질의 몰의 비와 같다. 게이뤼삭의 법칙이라고도 불린다
기체상수 gas constant
1몰의 이상기체가 차지하는 체적 V는, 압력 p에 반비례하고, 절대온도 T에 비례한다. 이것을 식으로 쓰면 V = R(T/p), 또는 pV = RT로, 이 때 비례상수 R을 기체상수라 한다. 단위에 따라서 여러 가지의 값을 취하므로 주의가 필요하다. 예를 들면, 8.315(줄/몰·K)라든가 0.0821(ℓ·기압/몰·K) 등이다. R은 정확하게는 이상기체에 대한 상수인데, 실제의 기체를 다루는 경우에도 쓰인다. 그리고 n몰인 때는, 위의 식은 V = nR(T/p)가 된다.
기화 gasification
액체가 증발하거나 끓음으로써 기체가 되는 현상. 고체에서 기체로 변하는 현상도 기화라 하지만, 정확하게는 승화라 한다. 액체에 열이 가해지면 분자의 열운동이 격렬해져, 큰 운동 에너지를 가진 분자는 액체의 표면에서 기상으로 튀어나간다. 이것이 기화이다. 기화가 일어나면, 운동 에너지에 상당하는 에너지가 액체에서 나가므로, 나머지 액체의 에너지는 반드시 낮아진다.
기화열 heat of gasification
액체가 같은 온도의 기체가 될 때에 필요한 열량. 증발열(heat of evaporation)이라고도 한다. 어떤 온도에서 액체인 물질 1몰을 기체로 만드는 데에 필요한 열량을 몰기화열이라한다. 일반적으로 분자량이 큰 액체일수록 기화열도 크다. 예컨대, 1기압에서의 포화탄화수소의 몰 기화열은, 에탄 C2H6 14.72, 프로판 C3H8 18.77, 부탄 C4H10 21.29, 펜탄 C5H12 25.8kJ/mol 이다. 그런데 물은 예외로서, 분자량은 작지만, 기화열이 크다. 액체의 물분자가 수소결합에 의하여 결합해 있기 때문이다. 예컨대 1기압, 25℃에서, 물의 몰 기화열은 44.0kJ/mol 이다.
납축전지 lead storage battery
양극에 산화납 PbO2, 음극에 납 Pb를 쓰고, 전해액으로서 황산을 쓰는 축전지. 기전력은 약 2V. 1859년 프랑스의 프랑테에 의하여 발명되었다. 현재에도 가장 실용성이 있는 2차전지(축전지)로서, 자동차의 배터리 등에 쓰이고 있다. 방전시에, 음극에서 Pb→Pb2++2e, Pb2++SO42-→PbSO4↓의 반응이, 양극에서 PbO2→Pb4++2O2-, 4H++2O2-→2H2O, Pb4++2e→Pb2+, Pb2++SO42-→PbSO4↓의 반응이 각각 일어나고 있다. 음극에서 만들어진 전자 e가 도선을 지나서 양극으로 이동하는 것이 전류가 된다. 또, 충전시에는 전기 에너지를 줌으로써, 양극에서 역반응을 일으킨다. 전지 반응을 정리하면 PbO2+Pb+2H2SO4가 방전되어 2PbSO4+2H2O가 되며, 2PbSO4+2H2O가 충전되어 PbO2+Pb+2H2SO4가 된다.
냉각재 coolant
원자로에서 핵반응으로 발생하는 열을 노심(盧心) 밖으로 운반하거나, 발전로에서 그 열로 터빈 발전기를 움직이는 고압 증기를 발생시키는 역할을 하는 물질. 노심부를 순환하는 1차냉각재로는, 물 또는 중수, 가스(탄산가스, 헬륨, 공기 등), 용융금속(나트륨과 칼륨, 비스무트, 수은 등), 용융염 및 유기액체 등이 쓰인다. 냉각재는 비열·밀도가 크고, 또 점도가 작으며, 화학적으로도 방사선에 대해서도 안정인 물질이 바람직하다.
냉매 refrigerant
냉동기로 저온을 만들기 위하여 순환시켜서 쓰는 물질. 가정용의 전기냉장고라든가 룸 쿨러에서 보통 쓰이고 있는 것은 프론 가스인데, 이것은 탄화수소의 수소를 염소나 플루오르로 치환한 물질(예컨대 CHCIF2)이다. 이 물질을 고외에서 압축하여 액화시키고, 이것을 고내를 지나는 관으로 보내어 기화시켜 그 때 흡수하는 잠열(潛熱)로 고내를 저온으로 하고 있다. -150℃ 이하의 저온을 얻기 위한 냉동 장치에서는 기체 헬륨이 쓰인다.
농도 concentration
용액이나 혼합기체 중에 존재하는 어떤 성분의 양을 나타내는 것. 용액의 경우는, 일정량의 용액에 함유되는 용질의 양. 1dm3(1ℓ)중에 함유되는 물질량(몰 수)을 나타내는 몰 농도가 가장 흔히 쓰인다. 단위는 mol/dm3이나 mol/ℓ. 이 밖에 용매 1kg중의 용질의 몰 수로 나타내는 몰랄 농도, 용액의 전 몰 수로 용질의 몰 수를 나눈 몰 분율, 중량 퍼센트, 체적 퍼센트, 규정도 등도 쓰인다.
뉴세라믹스 new ceramics
유리·도자기·시멘트·내화물·탄소제품 등의 세라믹스에 대하여, 보다 고도의 기계적· 전자기적·열적·광학적·화학적·생화학적인 기능을 추구한 새로운 일군의 세라믹스. 이들 기능을 충족하기 위하여 천연연료에 의존하지 않고, 탄화규소·탄화붕소·탄화텅스텐·질화붕소·질화알루미늄·산화지르코늄·탄소섬유 등의 합성원료를 쓰며, 또 광통신용 글라스파이버처럼 완전히 새로운 제조 기술을 이용하는 등, 많은 점에서 종래의 제조 기술과의 사이에 큰 차이가 있다. 이 밖에 압전 세라믹스·초전도 세라믹스·세라믹 센서·세라믹 엔진 ·세라믹 파이버·바이오 세라믹스 등이 있다.
니켈카드뮴전지 nickel-cadmium battery
알칼리 전해액을 쓰는 대표적인 축전지. 밀폐형이 많이 만들어지고 있는데, 충전할 수 있으므로 10년 이상 쓸 수 있다. 양극이 되어 있는 물질은 산화수산화니켈(NiOOH). 음극 물질은 카드윰 (Cd)이다. 충전시와 방전시의 전지반응은 다음과 같이 나타내진다. 모두 오른쪽으로 향하는 반응이 방전시, 왼쪽으로 향하는 것이 충전시.
양극반응은
2NiOOH + 2H2O + 2e- ↔ 2Ni(OH)2 + 2OH-
음극반응은
Cd +20H- ↔ Cd(OH)2 + 2e-
전극물질의 이용률이 크고, 내부저항도 작고, 방전전류를 크게 하더라도 방전전압의 저하는 적다. 밀폐형 전지는 주로 전기면도, VTR카메라 등 가정기구에, 또 전등이나 컴퓨터 메모리의 정전시의 백업용 등으로 쓰이고 있다.
니트로화 nitration
화합물의 수소원자를 니트로기 [-NO2]로 치환하여 니트로화합물을 합성하는 반응. 벤젠으로 니트로벤젠의 합성이 예. 톨루엔을 혼산(진한 질산과 진한 황산의 혼합물)과 가열하여 니트로화하면, 고성능 폭약 TNT(트리니트로톨루엔)가 생성. 또 알코올과 질산으로 질산에스테르(대표적인 예는 니트로글리세린, 니트로셀룰로오스)를 만드는 반응도, 넓은 의미로 니트로화반응. 니트로화반응의 생성물은 대개 폭발성.
다니엘전지 Daniel cell
영국의 화학자 다니엘이 1836년에 발명한 전지. 아연 전극을 황산아연 수용액에 구리 전극을 황산구리 수용액에 담그고, 두 수용액이 서로 섞이지 않도록 도기로 된 격벽으로 갈라놓고 있다(Zn│ZnSO4│CuSO4│Cu). 전지 속에서는 음극의 아연은 녹고, 양극에서는 구리가 석출하는 반응이 진행한다. Zn + CuSO4 → Cu + ZnSO4. 두 전해핵의 농도가 서로 같을 때의 기전력은 약 1.1V. 구리 이온이 아연용액에 섞이는 결점이 있고, 다루기도 불편해, 현재는 쓰지 않는다. ⇒ 전지
단원자분자 monoatomic molecule
기체 헬륨 등과 같이, 원자 한 개인 그대로, 원자끼리 화학 결합하지 않고 존재해 있는 것. 상온 1기압 하에서는 헬륨·네온·아르곤·크립톤·크세논 및 라돈 등의 불활성 기체만이 다원자 분자. 이들 원자의 경우, 원자가 2개·3개씩 모여서 분자를 이루는 것보다도 원자가 한 개씩 따로 존재하는 편이 에너지적으로 안정이기 때문. 그리고 우주 공간에서 가장 많이 존재하는 단원자 분자는 수소.
단체 simple substance
다이아몬드(C), 철(Fe), 수소(H2), 산소(O2), 오존(O3) 등은 단 1종의 원소로 이루어져 있는데, 이와 같이 단 1종의 원소로 이루어지는 순수한 물질을 단체라 한다.
대기오염 air pollution
공장·가정·교통기관 등에서 배출되는 여러 가지 오염물질에 의하여 대기 성분이 변화하여 그것이 건강상의 장애를 일으키거나 생활이나 생산활동에 악영향을 미치는 현상. 전형적인 공해의 하나. 오염물질로서는 입자 성분과 이산화황·질소산화물·일산화탄소·탄화수소 그 밖의 가스 성분으로 나누어지는데, 직접 대기 중에 배출되는 것뿐만 아니라 그것들이 대기 중에서 반응하여 2차적으로 만들어 내는 광화학 스모그라든가 산성비도 중요. 오염물질의 확산이나 변질에는 기상 조건이 중요한 인자가 된다.
데시케이터 desiccator
고체 또는 액체 시료를 건조·저장하는 데에 쓰는 두꺼운 유리제 그릇. 하부에 건조제로서 실리카겔, 염화칼슘, 오산화인, 진한 황산 등을 넣고 뚜껑을 덮는다. 빛을 차단하기 위하여 갈색 유리로 만든 것이라든가, 흡입구가 달린 감압형 등이 있다.
동소체 allotrope
다이아몬드와 흑연은 모두 단 1종의 원소(탄소)만으로 이루어지지만, 다이아몬드는 정4면체 구조, 흑연은 층상 구조를 취하고 있어 그 성질에는 큰 차이가 있다. 이와 같이 단 1종의 원소로 이루어지는 물질(단체)로서 원자배열이 서로 다른 경우 이것들을 서로 동소체라고 한다. 산소 O2와 오존 O3도 동소체의 예.
동위원소 isotope
원자의 중심에 있는 원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있는데, 각각의 수는 원자핵의 종류에 따라서 다르다. 양성자수는 원소의 원자번호의 수와 같다. 중성자수는 다르지만 양성자수가 같은 1군의 원자는 주기율표에서 같은 위치를 차지하며, 대략 같은 화학적 성질을 나타낸다. 이와 같은 1군의 원자를 동위원소라 한다. 동위체, 아이소토프라고도 부른다. 그리스어의 isos는 , topos는 라는 뜻.
동족체 homolog
분자식이 CH2의 수만이 다른 관계에 있는 유기화합물. 일반식 CnH2n+2로 나타내지는 포화탄화수소인 메탄 CH4, 에탄 CH3CH3, 프로판 CH3CH2CH3 등은 서로 동족체이다. OH, NH2 등 작용기를 가지는 경우는 그 종류도 수도 같은 경우만을 동족체로 한다. 따라서 HOCH2OH는 HOCH2CH2OH와는 동족체이지만, CH3OCH2CH2OH나 CH3OCH2CH2OCH3와는 동족체는 아니다. 동족체의 관계에 있는 화합물의 집단을 동족렬이라 한다. 동족체의 화학적 성질은 매우 비슷하며 끓는점·녹는점·밀도 등의 물리적 성질도 탄소의 수와 함께 규칙적으로 변하는 수가 많다.
동중체 isobar
질량수가 서로 같고, 원자번호가 서로 다른 원자핵을 서로 동중체라 부른다. 예를 들면, 146C와 147N은 동중체이다. 동중핵, 아이소바라고도 부른다. ⇒ 원자번호
란타노이드 lanthanoids
희토류 중 원자번호가 57번인 란탄 La에서 71번인 류테륨 Lu까지의 15원소의 총칭. 성질은 모두 매우 비슷. 이것은 원자핵의 바깥쪽의 전자의 배치에 공통점이 있기 때문인데, 주기율표에서는 한 무더기로 해서 다루어진다. 보통 원자는 원자번호의 증가와 함께 원자핵의 가장 바깥쪽 전자가 증가하며, 따라서 원자·이온의 체적이 커진다. 그러나 란타노이드에서는 원자번호의 증가와 함께 증가하는 전자는 안쪽의 궤도(이 경우는 4f라는 궤도)로 들어가, 원자핵의 전하가 불어나면 전자를 강하게 끌어당기므로 3가의 이온 반지름은 La의 1,061Å에서 Lu의 0.848Å까지 원자번호가 증가하는 차례로 조금씩 감소하고 있다. 이것이 란타노이드 수축. 이것은 악티노이드에서도 일어나고 있다.
르 샤틀리에의 법칙 Le Chatelier's law
일반적으로 가역반응을 할 수 있는 계가 평형 상태에 있을 때, 온도·압력·농도 등의 하나의 변수를 변화시키면 이 영향을 약화시키는 방향으로 화학 평형이 이동한다는 법칙. 프랑스의 화학자 르 샤틀리에가 제시(1884). 예를 들면, 질소와 수소로 암모니아를 합성하는 반응(N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + 22.1㎉)에서 온도·압력이 일정한 조건에서 화학평형에 달해 있을 때, 온도를 내리면 평형은 발열하는 방향으로 이동하여 암모니아의 비율이 증가한다. 또 압력을 크게 하면 평형은 압력을 줄이는 방향, 즉 암모니아의 비율을 증가시키는 방향으로 이동한다.
망간건전지 manganese dry cell
건전지의 대표로서 양극물질로 이산화망간을 쓴 것. 단지 망간 전지라고도 부른다. 음극물질로서는 아연 Zn, 전해액으로서 염화아연 ZnCl2와 염화암모늄 NH4Cl의 수용액을 쓰고 있다. 심으로 탄소막대를 가진다. 기전력은 약 1.5V. 1차전지로서 충전은 할 수 없다. 탄소막대는 아무 것도 반응하지 않고 단지 전류를 통하게 하는 역할을 한다. 단1·단2·단3·단4 등의 형이 있다. 양극에서의 반응은,
음극 : Zn → Zn2+ + 2e-
양극 : 2MnO2 + 2H2O + 2e- → 2MnOOH + 2OH-
몰 mole
물질량의 SI 단위. 1몰이란 탄소12(12C) 0.012㎏ 속에 존재하는 탄소 원자수와 같은 수의 물질입자(원자·분자·이온·전자 등)의 집단의 물질량이라 정의. 기호는 ㏖. 수소 원자 1몰의 질량은 약 1,008g, 수소 분자 1몰의 질량은 약 2,016g, 전자 1몰의 전하는 약 -96485쿨롱. 아보가드로 상수 6,022×1023/㏖은 물질 1몰에 함유되는 물질 입자수를 나타내고 있다.
몰농도 molarity
용액의 농도를 나타내는 법. 용액 1d㎥ 중에 녹아 있는 용질의 양을 물질량(단위는 몰)으로 나타낸 것. 기호는 ㏖/l, M도 쓰이고 있다. 예컨대, 0.20㏖/d㎥의 포도당 수용액은, 용액 1d㎥ 중에 포도당(C6H12O6, 분량 180)이 0.20몰 즉 180g × 0.20 = 36g을 물에 녹여 전량을 1d㎥로 만들면 된다. 또 이와는 별도로 용질의 몰 수를 용매의 질량(단위는 ㎏)으로 나눈 것을 중량 몰 농도라 부른다. 1㏖/㎏의 중량몰 농도의 용액을 1몰랄(molal)의 용액이라 부르기도 한다.
무기화합물 inorganic compound
유기화합물 이외의 화합물. 탄소를 함유하지 않은 화합물과 비교적 간단한 탄소화합물(예컨대 CO, CO2 등)을 합쳐 부른다. 그런데 아세트산나트륨 CH3COONa와 같이 조금 복잡한 탄소화합물을 무기화합물에 포함시키는 수도 있다. 또 금속과 유기화합물이 결합해 있는 착물 등과 같이 분류하기 어려운 화합물도 있다. 따라서 무기화합물과 유기화합물을 엄밀하게 구별할 수는 없다.
무수물 "anhydride, absolute substance"
① 혼합물로서 함유되는 물을 제거한 물질. 예를 들면 무수 알코올, 무수 에테르.
② 금속염의 수화물에서 부가해 있는 물을 모두 제거한 것. 예를 들면, 황산구리(Ⅱ) 5수화물 CuSO4·5H2O에 대하여 CuSO4를 가리킨다.
③ 산에서 물을 제외한 구조를 가진 화합물의 총칭. 예를 들면, 아세트산 CH3COOH에 대하여 무수아세트산(CH3CO)2O.
물리변화 physical change
물질의 온도·밀도·상태(고체·액체·기체) 등이 변하는 현상. 미시적으로 보면 화학변화에서는 원자의 결합 방식이 달라져서 분자가 변화하지만, 물리변화에서는 분자는 변하지 않고 그 운동상태나 분자간의 결합상태만이 변화.
물의 삼태 three states of water
수증기·물·얼음은 H2O의 기체·액체·고체의 상태에 대한 호칭인데, 온도·압력의 변화에 따라서 3태 사이의 변화를 한다. 외기압이 1기압일 때 얼음은 0℃에서 녹고 물은 100℃에서 끓는다. 그런데 374.15℃, 22.12MPa(메가파스칼) 이상에서는 수증기의 밀도가 아주 높아지므로 물과 수증기의 구별은 없어진다. 경계가 되는 위의 온도와 압력을 각각 임계온도·임계압이라 한다. 얼음의 녹는점은 압력이 증가함에 따라서 낮아지는데, 약 2기압보다도 높은 압력에서는 반대로 압력의 증가에 따라서 높아진다. 21700기압에서는 얼음은 약 80℃에서도 존재할 수 있다. 수증기·물·얼음 중 두가지상이 공존할 수 있는 온도·압력의 범위는 넓은데, 3상이 공존할 수 있는 것은 0.01℃(273.16K), 압력 610.6 Pa일 뿐으로, 이 점은 물의 3중점이라 하며 온도의 기준이 된다.
물의 순환 hydrological cycle
물이 태양에너지와 중력의 작용으로 자연계를 끊임없이 움직이며 돌아다니는 것. 물은 육지와 해면에서 항상 증발하고 있는데, 증발 총량은 1년 동안에 약 400조 톤이다. 그중의 84퍼센트는 해상에서, 나머지 16퍼센트가 육상에서 증발한다. 전체의 75퍼센트는 해상에서 구름이 되고, 비나 눈이 되어 다시 바다로 되돌아온다. 나머지 25퍼센트도 비나 눈으로 형태를 바꾸어서 육상에 떨어진다. 그 일부는 고산이나 남극대륙에 떨어져 만년설이나 물이 되어 몇 100년이나 머무르는데, 지하수나 강물이 되어서 다시 바다로 되돌아 오는 것도 있다. 육지에서 바다로 흘러드는 물은 9%이다. 바다로 되돌아온 물은 해면에서 다시 증발하거나 해류가 되어서 멀리 운반된다. 또 심해로 들어가 4,000년 쯤이나 해면으로 부상해 오지 않는 수도 있다. 물의 순환과정에서 물이 대기·바다·강 등을 통과하는데에 요하는 시간을 체류 시간이라 한다.
【참고】 지구상의 물의 평균 체류 시간은 대략 빙하 1만년, 바닷물 3,000년, 지하수 1,000년, 호소의 물 수십년, 토양수 1년, 하천수 10일, 대기중의 수증기 10일. 그러나 모두 자연 조건에 따른 지역차가 크다.
물질 substance
지구도 우주도, 소립자·원자·분자의 집합체로 이루어져 있다. 이것들을 물질이라 부른다. 우리가 보통 물질로서 다루고 있는 것은 단체나 화합물 등이다. 이들 물질을 이루고 있는 단위는 원자이고, 원자가 결합해 있는 분자이다. 동일 원자 번호를 가진 원자를 통틀어서 원소라 하는데, 원소의 종류는 천연으로 없는 인공원소도 넣어서 현재 109종류까지 알려져 있다. 이들 원소가 이루는 물질(단체나 화합물)의 종류의 총수는 1000만종 이상에 이르고 있다. 물질을 구성하는 것은 기본적으로는 입자(물질입자)이며, 입자는 장과 대립하는 개념인데, 장의 양자론에 의하여 이것들을 통일적으로 해석할 수가 있게 되었다.
물질의 삼태 three states of matter
물질은 그것을 구성하고 있는 원소의 종류나 결합의 방식에 따라서, 기체, 액체 및 고체의 3가지 형태를 취한다. 이것을 물질의 3태라 부르느데, 물질이 나타내는 기본적인 상태를 의미하고 있다. 물을 예로 들면, 대기압하에서 물은 0℃ 이하에서는 얼어서 고체인 얼음이 되고, 0∼100℃ 사이에서는 액체인 물로서 존재하며, 100℃ 이상에서는 끓어서 기화하여 분자상의 기체, 즉 수증기가 된다.
바이오세라믹스 bioceramics
생체 일부의 대체용 재료로서 쓰이는 세라믹스. 생체용 세라믹스라고도 부른다. 화학적인 안정성, 굳기, 강도 요구, 장기간에 걸쳐 인체의 세포에 대하여 독성이 없을 것, 뼈 등과 화학 조성이 유사해서 거부반응이 없을 것이 필요. 알루미나 소결체, 바이오유리, 인산 3칼슘 소결체, 아파타이트 소결체 등이 쓰이는데, 이 중 알루미나 소결체는 생체의 화학 조성과 크게 다르지만, 나머지 세 가지는 모두 생체에 가까워 생활성재료라 불린다. 생활성 재료는 생체 내에서 사용되는 동안에 생체 내에 흡수·분해되어서 새로운 세포를 생성하는데 사용.
반감기 half life
방사성 원자핵의 수명을 나타내는 양. 어떤 핵종의 원래 원자핵의 수(No)가 방성의 붕괴에 의하여 반이 되기까지의 시간.
【참고】 핵종과 반감기(괄호 속은 붕괴의 종류) : 라돈 222Rn 3.82일(α 붕괴), 요오드 131I 8.04일(β붕괴), 코발트 60Co 5.27년(β), 스트론튬 90Sr 28.8년(β), 라듐 226Ra 2600년(α), 칼륨 40K 1.28×109년(β와 전자포획), 우라늄 235U 7.04×108년(α), 238U 4.47×109년(α)
반금속 semimetal
절대 0도에 가까운 온도에서도 전기의 도체이고, 또 전기저항이 온도와 더불어 증가한다는 점에서는 금속으로 분류되지만, 전자 구조(전자가 지니는 에너지 상태)로는 반도체에 가까운 물질. 흑연, 5족 원소인 비스무트·안티몬·비소 등이 해당. 전기 전도율은 보통의 금속의 10분의 1로 작다.
반도체 semiconductor
도체와 절연체와의 중간의 전기전도율을 가진 물질. 저온에서는 거의 전류가 흐르지 않지만, 고온이 됨에 따라 전기전도율이 증가. 규소(실리콘) Si·게르마늄 Ge·셀렌 Se, 중금속의 산화물 등이 속한다. 반도체는 다이오드·트랜지스터·발진소자·직접회로 등 전기신호를 다루는 소자, 발광다이오드·광전관·반도체 레이저 등의 광·전기변환소자, 태양전지, 초음파의 발진·증폭기, 서미스터라든가 갖가지 센서, 반도체 전극 등 그 응용 영역이 매우 넓다.
반응속도 reaction rate
화학반응이 진행하는 빠르기. 반응의 빠르기는 단위 체적 중에서 단위 시간에 생긴 반응물질의 감소량 또는 생성물질의 증가량으로 나타낸다. 반응속도는 반응하는 물질의 종류에 따라 다르고, 같은 물질의 반응에서는 농도(기체에서는 압력)나 온도 등의 조건에 따라 다르다. 일반적으로 농도가 커지면 반응물질의 분자 충돌 횟수가 증가하고, 온도가 높아지면 분자의 열운동이 격렬해져 반응이 빨라진다.
반응열 heat of reaction
어떤 물질이 화학반응으로 다른 물질로 변할 때 열을 발생하거나 또는 반대로 흡수한다. 이 열을 반응열이라 한다. 반응열의 원인은 물질 자신이 어떤 에너지(내부 에너지)를 가지고 있다는 데에 있는데, 반응을 하는 물질과 생성하는 물질과의 내부 에너지의 차가 반응열로서 나타난다.
반투막 semipermeable membrane
작은 분자는 통과시키지만 큰 분자는 통과시키지 않는 막. 반투막을 써서 단백질 등 생체 고분자에서 염 등 저분자 물질을 분리시키는 것을 투석이라 하는데, 투석막으로서 폴리에틸렌-비닐알코올 공중합체 등을 쓴다. 1∼수십 ㎚의 콜로이드 입자를 액체에서 걸러내어 초순수나 무균수를 만드는데 쓰는 한외여과막으로서 폴리에테르술폰, 폴리비닐알코올 등으로 만든 반투막을 쓴다. 또 바닷물의 담수화에 쓰는 역삼투막(압력을 주면 물분자를 통과시키고, 식염 분자는 통과시키지 않는다)으로서 폴리아미드계 고분자가 쓰이고 있다.
발열반응 exothermic reaction
화학반응 중 열을 발생하는 것. 상온에서 일어나는 많은 반응은 발열반응이다. 예를 들면, 연소의 반응은 모두 발열반응이다. 발열반응은 온도가 올라가면 차츰 일어나기 어렵게 된다.
방사능 radioactivity
어떤 종류의 물질의 원자핵에서 자발적으로 방사선이 방출되는 성질. α선·β선·γ선 등의 방사선을 자발적으로 내고 붕괴하는 원자핵을 방사성 핵종이라 한다. 현재 알려져 있는 약 2000종의 핵종 중 방사성 핵종은 약 1700종. 자연에 존재하는 방사성 물질의 방사능을 천연방사능, 인공적으로 만들어진 방사성 물질의 방사능을 인공방사능이라 한다. 방사능의 단위로 베쿠렐(Bq)을 쓰는데, 이것은 1초동안 1개의 방사선을 방출하는 데에 상당한다. 그밖에 퀴리라는 단위도 있다. 이것은 라듐 1g당의 방사능과 대략 같은데, 1퀴리(Ci) = 3.7 × 1010베쿠렐이다.
방사성동위원소 radioactive isotope
동위원소 중 원자핵이 불안정하고, α선·β선·γ선과 같은 방사선을 방출하여 다른 원자핵으로 바뀌는(괴변하는) 성질이 있는 것. 방사성 동위체, 라디오아이소토프 또는 약해서 RI라고도 부른다. 라듐이나 우라늄처럼 천연으로 존재하는 것과 32P·60Co·137Cs처럼 인공적으로 만들어진 것이 있다. 방사성 동위원소는 반감기, 방출하는 방사선의 종류와 에너지를 방사선 검출기로 측정함으로써 그 종류·양을 알 수가 있다.
방사성원소 radioactive element
원소 중 라듐이나 토륨, 우라늄 등과 같이 천연으로 존재하는 동위원소가 모두 방사성 원소. 방사성 원소의 원자핵은 너무 무겁거나, 그것을 이루고 있는 양성자와 중성자의 수의 비율의 균형이 잡혀 있지 않으므로 불안정하여, α선·β선·γ선을 방출하여 괴변해서 안정된 원자핵으로 변한다.
방전 electric discharge
전류가 흘러 전기 에너지가 소비되는 현상. 번개도 방전의 일종. 진공방전에서는 전기에너지의 일부가 기체의 발광에 쓰인다(글로방전).방전등(네온사인, 수은등 등)은 이것을 이용한 것. 그밖에 아크 방전, 불꽃 방전, 코로나 방전, 고주파 방전 등이 있다.
방향족탄화수소 aromatic hydrocarbon
벤젠핵을 구조의 일부에 포함하는 탄화수소. 좋은 향기가 나는 화합물 속에서 발견되어 이 이름이 붙었다. 벤젠핵에는 3쌍의 π(파이)전자가 공동으로 고리모양의 결합궤도를 형성하고 있어, 이 구조를 안정되게 만들고 있다.
① 벤젠의 측쇄에 붙은 수소 대신에 여러 가지 원자단이 붙은 화합물인 톨루엔, 크실렌, 아실린, 트리니트로톨루엔(TNT),
② 벤젠핵끼리 연결되어 있는 비페닐, 테르페닐 등의 벤젠 유도체.
③ 벤젠핵이 축합한 나프탈렌, 안트라센, 벤투필렌 등의 다환화합물과 그 유도체의 셋으로 분류.
배수비례의 법칙 law of multiple proportion
2종의 원소가 화합해서 2종 이상의 화합물을 이룰 때, 한쪽 원소의 일정량과 화합하는 또 하나의 원소의 질량비는 간단한 정수비가 된다는 법칙. 예컨대 질소와 산소의 5종류의 화합물 N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5에서, 질소 140g과 결합하는 산소의 질량은 각각 8, 16, 24, 32, 40(g)이며, 그 비는 1 : 2 : 3 : 4 : 5로 되어 있다. 이 법칙은 역사적으로는 돌턴에 의하여 1802년에 발표되어, 원자설을 뒷받침하는 것.
배위 coordination
어떤 원자 또는 이온의 둘레를 다룬 원자, 이온 또는 원자단이 일정한 기하학적 배치로 둘러싸는 것. 이 둘러싸고 있는 것 중에서 가장 가까이 있는 원자·이온 등의 수를 배위수라 부르고, 둘러싸고 있는 원자·이온 등을 배위자라 부른다.
보일-샤를의 법칙 Boyle-Charles' law
보일의 법칙과 샤를의 법칙을 합친 법칙, 일정량의 기체의 체적은 압력에 반비례하고 절대온도에 비례. 절대온도 T1, 압력이 p1, 이고 체적 V1인 기체가 각각 T2, p2, V2로 변했다고 하면, 이 법칙에 의하면 p1V1/T1 = p2V2/T2가 된다. 보일-게이뤼삭의 법칙이라고도 한다. 이 법칙이 완전히 적용되는 기체는 이상기체, 보일-샤를의 법칙은 일반적으로 이상기체의 상태방정식 pV = nRT(p는 압력, V는 체적, n은 몰 수, T는 절대온도, R는 기체상수)로 나타내진다.
보일의 법칙 Boyle's law
일정온도에서는 일정량의 기체 체적 V는 압력 p에 반비례한다는 법칙. 체적과 압력의 곱이 일정(pV = 일정). 기체의 물질량(몰)이나 온도가 변하는 경우에는 쓸 수 없다. 보일이 1662년 실험적으로 발견. 이상기체에서는 성립하지만, 실제의 기체에는 엄밀하게는 적용되지 않는다. ⇒ 보일-샤를의 법칙
보호콜로이드 protective colloid
물과 잘 어울리지 않는 소수 콜로이드는 물 속에서는 불안정해서 침전이 생기기 쉽지만, 적당한 친수 콜로이드를 더해 주면 안정으로 유지. 이것은 소수 콜로이드 입자가 친수 콜로이드 입자에 둘러싸여 물과 잘 어우러지게 되기 때문. 이와 같이 소수 콜로이드를 보호할 목적으로 더하는 친수 콜로이드를 보호 콜로이드라 한다. 먹에는 보호 콜로이드로서 아교가 들어 있어, 탄소의 콜로이드 입자(검댕)가 물에 어우러지는 것을 돕고 있다.
복분해 double decompositon
두 종류의 물질이 반응하여 각각의 성분을 서로 교환한 두 종류의 생성물이 생기는 형식의 화학반응.
볼타전지 volta cell
1800년 이탈리아의 볼타가 발명한 전지. 구리를 양극, 아연을 음극, 황산 용액을 전해액으로 한다. 전압은 약 1.1V. 음극에서는 아연이 녹고, 양극에서는 수소 이온이 환원되어서 수소 가스가 발생.
부동태 "passcivity, passive state"
철을 진한 질산에 담가도 부식이 일어나지 않는 상태. 이것은 진한 질산 속에서 철의 표면에 두께 수 ㎜의 내식성이 뛰어난 산화피막(부동태 피막)이 생기기 때문. 니켈·코발트·크롬·티탄·알루미늄 등의 금속 및 이것들을 주체로 하는 합금에서도 부동태 현상이 일어난다. 이들 금속·합금을 전기분해의 양극으로 하면 부동태가 생긴다. 부동태의 현상은 내식합금 등에 이용.
분극 polarization
① 같은 양의 양·음의 전하나 자하가 완전하게 서로 상쇄되지 않고 조금 어긋나서 분포해 있는 것. 전하의 분극, 즉 유전분극은 원자나 이온의 전하에 의하여 생기는 미시적인 전기쌍극자가 평균으로서 어떤 방향으로 가지런해짐으로써 일어난다. 자기적 분극, 즉 자화는 전자의 자기 모멘트가 평균으로서 어떤 방향으로 가지런해짐으로써 일어난다. 전기적 분극을 단지 분극이라 부르는 수도 있다.
② 묽은 황산 속에 아연판과 구리판을 담근 단순한 전지에서는 전류가 흐르기 시작하면 곧 기전력이 저하해버린다. 이것은 구리판에서 발생하는 수소에 의하여 전지 자신의 내부 저항이 증가하는 외에 반대방향의 기전력이 생기기 때문. 이 현상을 전지의 분극이라 함.
분별결정 fractional crystallization
용액에 2종 이상의 용질이 녹아 있을 때, 그들 용질을 용해도의 차를 이용하여 분리하는 방법. 용액과 거기서 석출한 결정의 성분비에 근소한 차가 있으면, 결정은 다시 용매로 녹여서 재결정시키기도 하고, 용액도 다시 결정을 석출하여 재 결정을 반복한다.
분자(分子) molecule
물질의 화학적 성질을 가지는 최소 단위. 원자의 전기적 결합으로 생성. 분자의 개념은 1811년 아보가드로가 기체에서 가설적으로 도입. 그 후 브라운 운동 등에 의해 실재성이 확인되었고, 분자의 개념은 기체에 있어서 확립되었으며, 액체나 고체에 있어서의 개념은 뒤에 밝혀졌다. 구상이라고 가정하면 지름은 10-8㎝정도, 평균속도 1㎞/s∼100㎧이다.
분자간 힘 intermolecular force
분자 사이에 작용하는 인력. 여러 가지 힘이 종합된 것인데, 그 주된 것은 반데르발스 힘. 실제 기체에서 이상기체의 법칙이 엄밀하게 성립하지 않는 이유의 하나는 이 인력 때문. 또 분자간 힘은 기체를 냉각하여 압력을 가하면 액화하는 원인. 분자간 힘은 공유 결합이나 이온 결합 등 다른 화학결합에 비하여 훨씬 약하기 때문에, 이 힘에 의하여 분자가 모여서 이루어지는 결정(분자 결정)은 무르고, 녹는점도 끓는점도 낮다.
분자결정 molecular crystal
분자가 구성 단위로 되어 있는 결정. 분자끼리를 결합하고 있는 것은 대개의 경우 반데르발스 힘이라 불리는 약한 힘이다. 이 때문에 금속 결정이나 반도체 결정처럼 원자가 직접 결합해서 이루어져 있는 결정보다도 무르고, 녹는점도 낮은 것이 많다. 유기화합물의 결정은 거의가 분자 결정. 무기화합물에서는 이산화탄소(드라이아이스)가 분자 결정.
분자량 "molecular weight, molar weight"
12C(탄소 12)의 원자 1개의 질량을 12로 했을 때에, 어떤 분자 1개의 질량과 12C 원자 1개의 질량의 비 분자량은 분자의 상대적인 질량을 나타내는 것. 분자량은 기체와 휘발성 물질에 대해서는 밀도 계산하며, 불휘발성 물질에 대해서는 묽은 용액의 증기압 강하, 끓는점 상승 또는 녹는점 강하를 측정하여 구한다. 최근에는 질량 분석법으로 결정.
분자식 molecular formula
분자의 조성을 나타내기 위하여, 그것을 이루고 있는 원자의 종류와 수(오른쪽 아래에 작은 글자로 쓴다)를 나타낸 식. 산소 분자는 O2, 물은 H2O, 에탄올 분자는 C2H6O라 나타내진다.
분해 decomposition
일반적으로는 일체가 된 것이나 사상을 개개의 요소로 나누는 것. 화학에서는 어떤 화합물이 둘 이상의 더욱 간단한 화합물이나 대체(원소)로 변하는 것. 분해에는 에너지를 줄 필요가 있는데, 그 에너지의 형태에 대응하여 열분해·광분해·전기분해라 부른다.
불가역반응 irreversible reaction
어떤 물질이 반응하여 다른 물질이 생성될 때 한 방향으로의 반응은 진행하지만 그 역반응은 진행하지 않는 반응.
불꽃반응 flame reaction
알칼리 금속이나 알칼리토류 금속의 염류를 백금선의 끝에 묻히고 불꽃 속에 넣어 강하게 가열하면 불꽃이 그 원소에 특유한 색을 나타낸다. 정성분석의 보조수단. 원소의 분석법으로서 염광분석이나 원자흡광 분석은 이 원리를 이용.
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