생각하는 공대생

지방족 화합물 (Aliphatic compound)과 방향족 화합물 (Aromatic compound) 모든 유기화합물은 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있다. 하나는 지방족 화합물(Aliphatic compound)이고 다른 하나는 방향족 화합물(Aromatic compound)이다. 원래 Aliphatic의 의미인 '지방'이라는 의미와 Aromatic의 의미인 '향이나는' 이라는 뜻은 다른 여러 화합물이 발견되면서 이제는 큰 의미가 없는 상징적인 이름이다. 지방족 화합물은 대체로 열린-사슬 화합물(open chain compound)이며 지방족 화합물의 고리 화합물(cyclic compound)도 성질은 열린-사슬 화합물과 비슷하다. 하지만 페닐기(C6H5)의 성질은 지방족 화합물과는 상당히 다르다. ..

루이스 전자점식(Lewis electron-dot diagram)은 원자 사이에 몇개의 결합이 있는지 공명구조의 가능성이 있는지 보여준다. 이 글에서 소개하는 방법은 Moller가 개발하고 Malerich가 종합한 것으로 일반 화학 교과서에 있는 방법과는 약간 다를 수 있다. 분자 내에 존재하는 결합의 수를 계산하는 일반적인 방법은 다음 과정을 따르면 된다. 루이스 전자점식(Lewis electron-dot diagram) 그리는 법 1. 각 원자가 독립적으로 있을 때 nomal valence structure를 충족시켜줄 전자의 수를 계산한다. 즉, 수소는 2개의 전자를, 나머지 원자들은 8개의 전자를 필요로 한다. NH3와 NO3-를 그 예로 들어보자. NH32개의 전자를 필요로 하는 3개의 수소3 ..

질량 분석법(Mass Spectrometry) 질량 분석법(Mass Spectrometry)은 시료를 기체화 후 이온으로 만들고 가속시켜 질량 대 전하 비에 따라 이온을 분리하여 질량 스펙트럼을 얻게 된다. 질량 분석법은 시료 물질의 원소 조성에 대한 정보와 분자 구조에 대한 정보, 복잡한 혼합물의 정성 및 정량 분석, 고체 표면의 정보, 시료에 존재하는 동위원소 비에 대한 정보를 얻을 수 있다. 또 ICP를 같이 사용하여 금속원소를 분석할 수 있고 μLC나 CZE, SFC를 같이 사용하여 초미량 혼합물을 분석할 수도 있다. 보통 질량 분석법은 광학분광법보다 많은 원소들의 검출 한계가 다른 광학법보다 103배 정도 더 좋고, 스펙트럼이 매우 간단하여 쉽게 해석이 가능하고, 원자의 동위원소 비를 측정할 수..

라만 분광법 (Raman Spectroscopy) 회전 라만 스펙트럼을 이야기 하기에 앞서, 먼저 라만 분광법(Raman Spectroscopy)에 대해서 먼저 알아보자. 라만 분광법은 진동, 회전, 그리고 다른 저주파수 등을 관찰하는 분광법 기술이다. 주로 레이저에서 만들어진 가시광선, 근적외선 또는 근자외선 영역의 단일 파장의 빛을 사용하며, 비탄성충돌 산란 또는 라만 산란에 의존한다. 레이저 빛은 분자의 진동이나 회전, 또는 다른 계의 들뜬 상태와 상호작용하며, 그 결과로 레이저 빛의 파장은 길어지거나 짧아지게 된다. 이런 에너지의 변화는 그 계의 진동 모드 등에 대한 정보를 우리에게 준다. 적외선 분광법과 비슷하지만 상호보완적인 정보를 얻게 된다. 라만 효과는 빛이 분자에 영향을 주고 분자의 결합..

열역학 제 0법칙 : 열역학적 평형 열역학적 평형이란, 어떤 계 A와 B가 열적평형상태에 있고, B와 C가 열적평형 상태에 있으면, A와 C 또한 열적평형상태에 있다는 것이다. 서로 다른 계가 접촉하였을 때 열역학적 평형을 이루지 못한다면, 계 사이에 에너지나 물질의 알짜이동이 있다. 서로 열역학적 평형을 이루고 있는 계는 외부와의 접촉없이 나중에 다시 접촉하였을 때도 평형을 이룬다. 즉 쉽게 말하자면 A와 B의 온도가 같고 B와 C의 온도가 같다면 A와 C도 온도가 같다는 말이다. A=B이고 B=C이면 A=C이다. 어린아이도 이해할 만큼 매우 당연해 보이는 것이지만, 열역학 1, 2, 3법칙이 확립된 후에야 이 법칙이 확립되었다. 이 사실은 계의 상태나 크기 같은 것에 상관 없이 절대적인 척도가 될 수..

깁스 자유 에너지(Gibbs free energy) 열역학에서 깁스 자유 에너지(Gibbs free energy)는 온도와 압력이 고정된 열역학적인 계에서 얻을 수 있는 포텐셜 에너지이다. 일반적인 역학에서 포텐셜 에너지는 일을 할 수 있는 능력으로 정의되지만, 깁스 자유 에너지(SI 단위 J/mol)는 닫힌계에서 낼 수 있는 최대의 비팽창일의 양이다. 이 글에서는 깁스 자유 에너지에 대한 몇가지 성질을 살펴보겠다. ΔG0ΔG>0인 경우 역반응이 자발적인 반응이다.얼음이 녹는 반응 열을 흡수하므로 \Delta H > 0ΔH>0이며, 분자는 무질서해지므로 \Delta S > 0ΔS>0이다. 따라서 \Delta G = \Delta H - T \Delta SΔG=ΔH−TΔS는 T가 클수록 작아지므로 높은 온도..

결정(crystal)과 격자(lattice) 고체의 결정 구조는 structural motif라고 불리는 구조가 규칙적으로 배열되어 있는 형태이다. 이때 structural motif가 될수 있는 것들에는 원자(atoms), 분자(molecules), 이온(ions) 또는 이들의 군(group) 등이 있다. 일반적으로 순수한 고체는 결정을 이루고 있으며, 그 결정의 내부에서 몇 개의 구성 단위가 일정한 규칙에 따라 공간 내에 반복하여 배열되어 있는데, 이러한 배열을 공간 격자(space lattice) 또는 결정 격자(crystal lattice)라 한다. 예를 들면, 철이나 다이아몬드의 경우에는 원자가 각각 공간 내에 배열되어 결정 격자를 이루고 있기 때문에 원자 격자라고 한다. 요오드의 결정이나 이산..

화학 반응에서 어떠한 반응이 자발적인 반응인지, 비자발적인지 판단하는 것은 매우 중요하다. 이를 판단하는 기준에는 여러방법이 있지만 엔트로피(entropy)도 좋은 방법이 될 수 있다. 단, 엔트로피는 자연적인 변화의 방향을 알려주는 좋은 개념이지만 계와 계를 둘러싼 주위의 엔트로피를 모두 고려해야한다. 이 글에서는 주위의 엔트로피를 자동적으로 고려하는 방법을 보여주고자 한다. 그러면 계만 생각하면 되므로 더 간단해진다. 이로부터 나오는 자유 에너지(free energy)라는 개념은 열역학 제 1법칙에서 말하는 모든 종류의 에너지 중 열역학적인 일을 할 수 있는 부분을 말한다. 자유 에너지는 일을 하는 과정에서 비가역적으로 잃기 쉽다. 열역학 제 1법칙 에너지는 언제나 보존되기 때문에 자유 에너지는 얼마..

고체의 정의와 결정구조(crystalline) 대부분의 물질은 온도를 낮추면 고체상(solid phase)이 된다. 그리고 대다수는 원자나 분자 또는 이온이 규칙적으로 배열되는 한개 이상의 결정체(crystalline)을 가진다. 고체는 물체의 네 가지 상(고체, 액체, 기체, 플라즈마) 중 하나이며 고체의 정의는 다음과 같다. 고체는 구성하는 원자, 분자 또는 이온의 위치가 고정된 상태이다. 고체는 구조의 경직성을 가지며 모양이나 부피에 변화를 줄 때 저항(resistance)이 있는 것이 특징이다. 액체나 기체와는 다르게 고체 물체는 담는 용기에 모양에 따라 변하지 않는다. 고체에 있는 원자들은 서로에게 강하게 결합되어 있고, 격자(lattice)에 규칙적으로 놓여져있거나 불규칙하게 있다. 이 규칙성..

상(Phase)의 정의 물질의 상(Phase)란 공간상에 물질이 모여 화학적 조성 및 물리적 상태가 전체적으로 균일한 물질의 상태를 의미한다. 물질의 대표적인 상으로는 고체상, 액체상, 기체상을 들 수 있다. 탄소와 같이 단일 물질이 두 종류 이상(흑연, 다이아몬드, 그래핀 등)의 고체상을 갖는 경우에는 동소체(Allotrope) 라고 한다. 주어진 압력 하에서 한 상이 다른 상으로 자발적으로 변하는 상 전이(phase transition)는 물질마다 고유한 온도나 압력에서 일어난다. 예를들어 1 atm 에서 온도가 0 ℃보다 낮을 때는 얼음이 물보다 안정한 상이며, 0 ℃ 보다 높을 때는 액체가 더 안정하다. 이는 0 ℃ 아래에서 물이 얼음이 변하는 과정이나, 0 ℃ 이상에서 얼음이 물로 변하는 과정이..