중3-1과학* 원소(3회분)

[(수진ノ강사)]

원소

1.

물질관의 변화

(1)	고대 과학자의 물질관

①	탈레스(B.C. 624∼546) : 고대 그리스의 철학자로, 만물의 근원은 물이라고 주장하였다. 이와 같이 하나의 물질이 만물의 근본 바탕이라고 주장하는 학설을 일원론이라고 한다.

②	엠페도클레스(B.C. 483∼435) : 고대 그리스의 철학자로, 만물의 근원은 흙, 물, 불, 공기의 네 가지라고 주장하였다(4원소설). 이들 기본 요소는 결코 생성되거나 소멸되지 않으며 이 네 가지 기본 요소가 혼합될 때 그 비율이 다르게 결합되므로 성질이 다른 물질이 만들어진다고 생각하였다.

③	아리스토텔레스(B.C. 384∼322)

㉠

엠페도클레스의 생각을 발전시킨 4원소설을 주장하였다.

㉡

네 가지 원소는 따뜻함(온)과 차가움(냉), 그리고 건조함(건)과 축축함(습)의 네 가지 기본 성질 중 두 가지를 가지고 있다고 보았다.

예)	흙(건+냉), 물(습+냉), 불(건+온), 공기(습+온)

㉢

네 원소는 기본 성질의 조합이 달라지면 서로 변환될 수 있다(원소 변환 가설).

예)	물에 불이 작용하면 공기가 된다. 불이 식으면 흙이 된다.

④	데모크리토스 : 5행설

㉠	동양에서는 자연 현상을 5행(토, 목, 화, 금, 수)의 원리로 설명하고 있다(5원소설).
㉡	서양의 4원소에는 없는 생물체인 나무(목)를 포함시킨 것으로 보아 자연과의 관계를 훨씬 친숙한 관계로 생각하였다.
㉢	5행설은 자연과 인간의 구성과 변화를 설명하는 기본 원칙이 되었으며, 일상 생활의 모든 분야에 걸쳐 이용되었다(인체의 구조, 계절의 변화, 인간의 감정 등).

(2)

연금술

①	중세 서양의 연금술

㉠	납과 같은 값싼 금속을 값비싼 금으로 만들려는 방법을 말한다.
㉡	3원소설 : 모든 금속은 수은과 황의 결합에서 생성되며, 두 성분의 비율이 맞으면 금이 생성된다고 생각하였다. 여기에 소금이 더해져 3원소설이 생겨났다. [연금술사의 실험실]

②	중세 동양의 연금술(연단술)

㉠	여러 가지 광물과 약을 혼합하여 불로장생약(금단)을 만들려는 방법이다.
㉡	수은(변화의 상징)과 금(불변의 상징)을 기본 물질로 생각하였다.

③	연금술의 부산물 : 실험 과학의 기초가 되어 근대 공업의 발달에 기여하였다. 연금술사들의 꾸준한 노력 결과, 실험 기구(증류기, 도가니, 플라스크, 여과기 등)와 실험 기술 (증류, 결정)이 발달하게 되었고, 여러 가지 약품(알코올, 에테르, 질산, 황산, 비누, 알칼리 등)이 개발되었다.

(3)

플로지스톤설

①	물질이 연소할 때 물질로부터 플로지스톤(그리스어로 불타는 것)이 나간다는 설로 독일의 과학자 벡체르와 슈탈이 주장하였다.
②	금속이 가열되면 플로지스톤을 잃고 금속회라는 가루 모양의 찌꺼기를 남긴다고 했는데, 일종의 분해였다.
③	프리스틀리의 산소 발견과 라부아지에의 연소 이론, 즉 물질의 연소는 산소와의 결합임이 실험으로 입증되어 플로지스톤설은 거짓임이 밝혀졌다.

(4)

새로운 원소관

①	보일 : 17세기에 영국의 보일(Boyle, R. ; 1627∼1691)은 '원소는 어떤 방법에 의해서도 그 이상으로 나눌 수 없는 것으로서, 실험에 의해 결정되어야 한다.'는 새로운 원소관을 제창하였다.
②	18세기 말에 프랑스의 라부아지에(Lavoisier, A.L. ; 1743∼1794)는 질량 보존의 법칙으로부터 연소란 공기 중의 산소와 결합하는 현상이라는 연소설을 내어 놓음으로써 플로지스톤설이 무너지게 되었다. 그는 그 당시의 수단으로 더 이상 분해할 수 없는 물질을 원소라고 정의하고 33종의 원소를 제시하였다. 라부아지에의 원소표에는 빛과 열이 포함되어 있고 그 당시 기술로는 분해할 수 없었던 석회(산화칼슘), 알루미나(산화알루미늄), 실리카(이산화규소) 등의 몇 가지 화합물이 포함되어 있었다.

(5)	물질에 대한 두 가지 입장

①	연속설 : 입자는 무한히 계속 작게 쪼개질 수 있으며, 자연에서 진공 상태는 존재하지 않는다.
②	입자설(불연속설)

㉠	물질을 쪼개면 더이상 쪼개지지 않는 입자가 남게 되고, 입자 사이에는 빈 공간이 존재한다.
㉡	데모크리토스가 주장하였으며 후에 원자설로 발전하였다.

2.

원소

(1)

물질에 대한 두 가지 입장원소 : 산화은을 가열하면 은과 산소로 분해되며 물을 전기 분해하면 수소와 산소로 나 누어진다. 그러나 이 때 산화은이나 물이 분해되어 생긴 산소, 수소, 은, 수은 등은 더 이상 다른 성분으로 분해되지 않는다. 산소, 수은, 수소, 은 등과 같이 어떠한 화학 변화로도 두 가지 이상의 다른 물질로 나눌 수 없는 물질을 구성하는 기본이 되는 성분을 원소라고 한다. 오늘날 우리가 알고 있는 원소의 종류는 약 100여 종에 이르는데, 이들 원소는 자연계에 홀로 존재하거나 두 개 이상이 화합하여 수많은 물질을 만들기도 한다.

(2)	혼합물, 화합물 및 원소 : 소금물을 가열하면, 물은 증발하고 고체 염화나트륨이 남는다. 따라서 소금물은 염화나트륨과 물의 혼합물이다. 물을 전기 분해하면 수소와 산소가 발생하며, 액체 염화나트륨을 전기 분해하면 염소와 나트륨이 생긴다. 그러므로 물과 염화나트륨은 화합물이다. 물과 염화나트륨으로부터 생긴 수소, 산소, 염소 및 나트륨은 더 이상 다른 물질로 분해되지 않으므로 원소이다.

3.

원소 기호

원소를 이름으로 나타내는 대신 기호를 사용하여 나타낸 것을 원소 기호라고 한다.

(1)	고대원소 기호 : 물질을 기호로 나타내는 일은 예로부터 행해졌는데, 금속 7원소를 7가지 별에 비유하여 기호로 나타낸 것은 매우 오래 전의 일로 고대 이집트인은 이미 이 기호를 써 왔으며, 이들 기호는 어느 정도의 변화는 있었지만 중세 연금술에 이르기까지 상당히 오래 쓰여졌다.

(2)	돌턴의 원소 기호 : 19세기 초에 영국의 과학자 돌턴은 그 때까지 알려졌던 원소를 간단한 그림으로 된 기호로 나타내었다.

(3)	오늘날의 원소 기호

①

스웨덴의 과학자 베르셀리우스는 그림으로 나타낸 돌턴의 원소 기호가 사용하기 불편하여 문자로 된 원소 기호를 사용할 것을 제안하였다.

예)	산소 : O, 수소 : H, 질소 : N, 구리 : Cu

②

원소의 이름을 그리스어나 라틴어로 나타낸 알파벳의 첫글자, 또는 첫글자와 중간 글자 중의 적당한 글자를 함께 따서 나타내며, 최근에 발견된 원소는 주로 영어에서 따온 것을 세계 공통으로 사용한다. 또한 원소 기호를 쓸 때 한 글자로 된 원소 기호는 반드시 대문자로 쓰고, 두 글자로 된 원소 기호는 첫번째 글자는 대문자, 그리고 두 번째 글자는 소문자로 쓴다.

예)	수소(Hydrogen) : H, 산소(Oxygen) : O, 탄소(Carbonicum) : C, 코발트(Coboltum) : Co, 철(Ferrum) : Fe, 구리(Cuprum) : Cu

[표] 원소의 이름과 원소 기호

원소 이름	원소 기호	원소 이름	원소 기호	원소 이름	원소 기호	원소 이름	원소 기호
구리	Cu	수소	H	은	Ag	칼슘	Ca
나트륨	Na	수은	Hg	인	P	코발트	Co
납	Pb	아르곤	Ar	주석	Sn	크롬	Cr
마그네슘	Mg	아연	Zn	질소	N	탄소	C
망간	Mn	알루미늄	Al	철	Fe	플루오르	F
바륨	Ba	염소	Cl	카드뮴	Cd	헬륨	He
산소	O	요오드	I	칼륨	K	황	S

4.	금속 원소와 비금속 원소

(1)

금속 원소 : 대부분이 상온에서 금속 광택을 나타내는 고체(예외 : 수은은 액체)이고, 전기를 잘 통하며 산에 녹는 것이 있다.

예)	나트륨, 마그네슘, 은, 구리 등

(2)

비금속 원소 : 상온에서 기체 또는 고체(예외 : 브롬은 액체)이고, 전기를 통하지 않으며 산과 반응하기 어렵다.

예)	산소, 수소, 질소, 황 등

5.	우리 몸을 이루는 성분 원소와 지각을 이루는 성분 원소

(1)	우리 몸의 주성분 원소는 산소, 탄소, 수소이며, 질소나 칼슘 등도 일부 포함되어 있다. 다음 그림은 우리 몸을 이루는 주성분 원소를 나타낸 것이다.

(2)	지각을 이루는 주성분 원소는 산소, 규소, 알루미늄이며, 철, 칼슘, 나트륨, 칼륨 등이 일부 포함되어 있다.

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불꽃 반응

1.

원소의 구별 방법

(1)

원소의 특성 조사 : 원소의 녹는점, 밀도, 용해도, 색깔 등의 특성을 조사하여 원소를 구별한다.

예)	· 철 : 은백색의 광택이 나며, 녹는점이 1537℃이다. · 구리 : 붉은색의 광택이 나며, 밀도가 8.99 이다.

(2)	불꽃색 관찰 : 어떤 원소 또는 그 원소를 포함한 화합물의 양이 적을 때에는 시료를 백금선이나 니크롬선에 묻혀 겉불꽃 속에 넣을 때 원소의 종류에 따라 각각 특유의 불꽃색이 나타나는 것을 보고 원소를 구별한다.

(3)	스펙트럼 분석 : 불꽃 반응의 불꽃색이 비슷할 때에는 분광기로 불꽃색을 분산시켜 얻은 스펙트럼을 조사하여 원소를 확인한다.

2.

불꽃 반응

어떤 물질을 겉불꽃 속에 넣으면 그 속에 포함된 원소의 종류에 따라 특유한 불꽃색이 나타난다. 이러한 성질을 이용하여 원소를 구별하는 방법을 불꽃 반응이라고 한다.

(1)	원소의 불꽃색 : 화합물 속에 포함된 원소의 종류가 같으면 같은 색의 불꽃이 나타난다.

[표] 원소의 불꽃색

원소	리튬(Li)	나트륨(Na)	칼륨(K)	칼슘(Ca)	스트론튬(Sr)	바륨(Ba)	구리(Cu)
불꽃색	짙은 빨강	노랑	붉은 보라	주황	짙은 빨강	황록	청록

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스펙트럼

1.

스펙트럼

분광기를 통하여 햇빛을 관찰해 보면 무지개색을 띠고 있는 색의 띠를 볼 수 있는데, 이 때 빛이 분산되는 색의 띠를 스펙트럼 이라고 한다.

(1)	연속 스펙트럼 : 태양이나 벽열 전등에서 얻는 스펙트럼과 같이 연속적으로 나타나는 색깔의 띠를 연속 스펙트럼 이라고 한다. [연속 스펙트럼(백열 전등)]

(2)	선스펙트럼 : 나트륨을 포함하는 화합물의 불꽃 반응을 분광기로 관찰해 보면 노란색의 선만이 나타나는데, 이러한 스펙트럼을 선스펙트럼 이라고 한다. 원소의 스펙트럼은 모두 선스펙트럼이며, 각각의 원소에 따라 선의 색깔과 위치가 다르다. [선스펙트럼(카드뮴, 수은, 수소)]

2.

스펙트럼 분석

어떤 원소의 불꽃 반응을 분광기를 통하여 관찰하면 독특한 색의 선스펙트럼이 나타난다. 이 선스펙트럼을 조사하면 그 원소를 알아낼 수 있다.

(1)	나트륨의 선스펙트럼 관찰 : 나트륨의 스펙트럼에서 나타나는 노란색의 선은 나트륨 원소만이 나타내는 특유한 선이다. 따라서 어떤 화합물의 불꽃 반응을 분광기로 관찰할 때 노란색의 선이 스펙트럼에 나타났다면 그 화합물에 나트륨 원소가 들어 있다는 것을 알 수 있다. [나트륨의 선스펙트럼]

(2)	스트론튬과 리튬의 스펙트럼 관찰 : 스트론튬과 리튬의 불꽃 반응의 색은 둘 다 붉은색이므로 불꽃 반응으로는 구별하기 힘들다. 그러나 이 불꽃을 분광기를 통해서 보면 스펙트럼에서 나타나는 선의 위치, 수, 굵기 등이 각각 다르게 나타나므로 쉽게 구별할 수 있다. [스트론튬과 리튬의 스펙트럼 비교]

(3)	원소의 구별과 스펙트럼 : 불꽃 반응으로 구별하기 어려운 원소나 매우 적은 양의 물질속의 원소도 스펙트럼을 조사하면 쉽게 구별할 수 있다.

(4)	화학 변화와 원소의 스펙트럼 : 화학 변화가 일어난 후에도 원소의 스펙트럼이 그대로 나타나는 것으로 보아 원소는 화학 변화가 일어나도 변하지 않는다는 것을 알 수 있다.

[(꼬형ノ지킴)]

수고하셨습니다.자료를 보신분들은 수고하시는 강사님에게 리플을 남겨주시면 감사하겠습니다

[3[공부]하자]

감사합니다 이걸로더열심히할꼐여

[냐냥노는중]

와우 =ㅅ= 아주 선명한 칼라들 +ㅁ+................

[(민트ノ강사)]

잘보구가요^^

[황금벌판]

감사 감사 바로 이런강의를 원해요

[마음만은열공]

수고하시네요^^ 앞으로도 좋은자료부탁해요

[마음만은열공]

강사님요즘잘안오시네요;; 자료좋아서기대중인데 ㅎㅎ

[공부에 미치고싶다]

우와~~잘 보고 가요

[Happy ★]

감사합니다. 잘보구 갑니다

[공부잘할수 있어]

와~~ 좀 지루했지만 요점은 확실한듯해요

[공부잘할수 있어]

복사해서 외워야 겠어요

[공부잘할수 있어]

감사합니다

[까까머리]

열공하삼 다음강의 기대하겠슴다

[까까머리]

Onlyㅋㅋ ???/ 본인이 하지도 못하면서 말이 많은듯???

[이쁜 강아지ㅋ]

자료를 상업적으로 이용하는것도 아니고 서로 서로 공유하며 공부하는것인데...,올려주는 강사가 고마운것이지요^^강사님 고맙고 수고가 많으세요

[Goodbye_]

와아~ 고맙습니다//

[3[공부]하자]

정말감사합니다 잘보고가염

[Rush]

감사합니다!!