[중2] 과학 1단원 물질의 구성 - 원소

1. 원소

A. 물질관

탈레스 - 모든 물질의 근원은 물이다.(1원소설)

 

아리스토텔레스 -  물, 불, 흙, 공기가 세상의 모든 물질을 만드는 기본 성분이다.(4원소설)

                             이들 4원소는 차가움, 따뜻함, 건조함, 습함의 4가지 성질을 조합해 변환될 수 있다

                             이러한 아리스토텔레스의 4원소설은 값싼 금속을 금으로 변환하려고 노력하는 연금술이라는 물질관이                              생겨난는데 영향을 주었고 이 과정에서 다양한 실험 기구와 실험 방법이 개발되 근대 화학의 기초를 마                                련  하는데 기여하였습니다. 

 

보일 - 모든 물질은 더이상 분해되지 않는 원소로 구성되어 있다.

           현대적인 원소의 개념을 처음 제안 

 

라부아지에 - 더 이상 분해할 수 없는 물질을 원소로 정의하였습니다.

                     실험을 통해 물을 수소와 산소로 분해하여 아리스토텔레스의 4원소설의 주장을 깨며 물이 원소가 아님을 증                      명하였습니다

라부아지에 물 분해 실험

주철관을 뜨겁게 가열하면서 주철관 안으로 물을 통과시킵니다. 물의 분해로 생성된 산소는 주철관과 결합하여 주철관 안이 녹이슬며 주철관 질량이 증가하고, 수소기체는 집기병에 모아집니다. 수소기체 성냥불에 대어봐서 "퍽!"하는 소리는 내며 타는 것을 통해 확인할 수 있습니다.

 

B. 원소 - 더 이상 다른 물질로 분해되지 않으면서 무릴을 이루는 기본 성분입니다.

• 현재까지 알려진 원소의 종류는 120여 가지이며 그 중 90여 가지는 자연에서 발견된 것이고, 나머지는 인공적으로 만든 것입니다.
• 원소는 종류에 따라 성질이 다르며 일상생활에서 다양하게 이용되고 있습니다.
• 120여 가ㅣ 원소들이 모여 세상의 모든 물질을 구성합니다.

→ 원소의 종류와 이용

산소 - 지구 대기 성분의 약 21%를 차지하며, 생물의 호흡과 물질의 연소에 이용

탄소 - 숯, 다이아몬드를 이루는 성분으로 연필심에 이용

수소 - 모든 원소 중 가장 가벼우며, 우주 왕복선의 연로로 이용

금 - 산소나 물과 반응하지 않아 광택이 유지되므로 귀금속이나 저나 회로에 이용

철 - 지구 중심핵에 가장 많이 존재하고 단단하므로, 기계, 건축 재료로 이용됩니다.

헬륨 - 가볍고 안전하여 비행선의 충전기체로 이용

알루미늄 - 알루미늄 박으로 이용

구리 - 전선에 이용

규소- 반도체 소자 및 각종 전자 장치에 이용

 

2. 원소의 확인

A. 불꽃 반응 - <금속 원소>를 포함한 물질에 불을 붙였을 때 금속 원소의 종류에 따라 특정한 불꽃색이 나타나는 현상 

                       불꽃색을 비교하여 물질에 포함된 원소를 구별할 수 있으며 물질의 종류가 달라도 같은 금속 원소를 포함하                        고 있으면 불꽃색이 같습니다.

불꽃색	노란색	빨간색	빨간색	청록색	보라색	주황색
금속원소	나트륨	스트론튬	리튬	구리	칼륨	칼슘

 

우리가 불꽃 놀이를 할 때 다양한 색이 나타나는 것은 폭죽의 성분에 다양한 금속 원소가 포함되어 있기 때문입니다.

 

· 니크롬선에 시료를 묻히기 전 니크롬선을 묽은 염산과 증류수로 깨끗이 씻어 불순물을 제거한 상태에서 시료를 묻혀 실험합니다.

· 불꽃 반응은 적은 양으로도 원소를 확인할 수 있으며, 실험 방법이 간단합니다.

· 불꽃 반응 실험을 할때는 겉불꽃에서 관찰해야 하는데 이는 겉불꽃이 가장 온도가 높으며 산소가 많아 빨리 진행되기 때문입니다.

 

B. 스펙트럼 - 빛을 분광기로 관찰했을 때 나타나는 여러 가지 색의 띠 입니다.

• 연속 스펙트럼 - 햇빛을 분광기로 과찰했을 때 나타나는 <무지개> 같은 연속적인 색의 띠입니다.
• 선 스펙트럼 - 원소의 불꽃을 분광기로 관찰할 때 특정 부분에 나타나는 밝은 색 선의 띠 입니다.                                                          → 원소의 종류에 따라 나타나느 선의 색깔,위치, 개수, 굵기 등이 다르며, 불꽃색이 비슷한 리튬과 스트                             론튬 원소도 쉽게 구별할 수 있습니다.                                                                                                                         → 물질에 여러 가지 원소가 섞여 있어도 각 원소의 선 스펙트럼이 모두 나타나므로 물질에 포함된 원소                            의 종류를 알 수 있습니다.

최근 시험에서 4문제 정도 약 12%~16% 로 출제가 되며, 주로 원소에 대한 개념 문제나 원소의 이용 , 뒤에 배우게 되는 원자와 분자 그리고 원소에 대한 개념을 각각 정확하게 이해하는지 묻는 문제, 불꽃반응 문제, 스펙트럼 개념이나 선스펙트럼을 분석해서 포함된 원소를 찾는 문제가 출제 되고 있습니다.