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우리 주변의 물질- 물
앙금을 생성하는 반응
앙금: 수용액끼리 반응을 시킬 때 수용액 속의 이온들이 반응하여 생성되는 물에 녹지 않는 고체
** 이온 화합물의 화학식 쓰기
이온 화합물에는 (+)전하를 띠는 음이온이 들어 있지만 양이온이 띠는 (+)전하의 합은 음이온이 띠는
(-)전하의 합과 같아 화합물 자체는 전기적으로 중성이다. 따라서, 이온 화합물의 화학식을 쓸 때에는 양
이온은 왼쪽에, 음이온은 오른쪽에 쓰고, 양이온과 음이온의 전하량이 같도록 이온의 수를 맞춘다.
이때 1은 생략하여 표시하지 않는다.
염화나트륨[鹽化Natrium] NaCl: 소금의 화학적 이름.
흰색의 결정으로 물에 녹으며, 생물체 내에서 중요한 생리 작용을 한다.
조미료, 혼합 냉각제, 화학 공업의 원료 따위로 쓴다.
염화마그네슘 [鹽化magnesium] MgO: 마그네슘과 염소의 화합물. ※화학식은 MgCl???
대기 가운데에서 습기를 빨아들여 녹는 성질이 있는 결정체로, 간수의 주성분이 된다.
황산-알루미늄 黃酸-aluminium Al2(SO4)3 : 알루미늄의 황산염.
수산화알루미늄에 진한 황산을 가하여 얻는 무색 결정으로, 물에 잘 녹고 수용액은 약산성을 띤다.
가죽의 무두질과 매염제, 안료, 의약품 따위를 만드는 데 쓴다.
전해질: - 물에 녹아 전류가 흐르게 하는 물질
- (+)전하와 (-)전하를 띤 입자로 나누어짐
- NaC1, HC1, CuC12, NaOH, NH3, CH3COOH(아세트산) 등
비전해질: - 물에 녹지 않거나 물에 녹아도 전류가 통하지 않는 물건
- 포도당, 설탕, 녹말, 단백질, 알코올, 요소, 증류수, 구리 등
이온화: - 전해질이 물에 녹아 양이온과 음이온으로 나누어지는 현상
- 전해질은 이온화하여 전하를 운반(전류가 흐름)
이온의 검출: 앙금생성 반응을 통해 수용액 속의 이온을 검출할 수 있다.
AgCl, Ag2CO3, BaCO3, CaCO3, Ag2SO4, BaSO4, CaSO4, ZnS 이렇게 나와 있는데,
먼저 AgCl은 염화은, Ag2CO3는 탄산은, BaCO3는 탄산바륨, CaCO3는 탄산칼슘, Ag2SO4는 황산은,
BaSO4는 황산바륨, CaSO4는 황산칼슘, ZnS는 황화아연이고, 이것들은 전부다 흰색 앙금이다.
다음으로 노란색 앙금을 보면, PbI2, AgI, CdS가 나와 있는데, 주로 요오드화 이온을 포함하고 있는
물질들이라는걸 알 수 있다. 이때 PbI2의 이름은 요오드화납이고, AgI는 요오드화은, CdS는 황화카드뮴.
마지막으로 검은색 앙금은 CuS, PbS로서 음이온이 전부다 황화 이온임을 알 수 있다.
CuS의 이름은 황화구리, PbS의 이름은 황화납이다.
흰 색 |
Ag2CO3(탄산은) Ag2SO4(황산은)
AgCl(염화은) BaCO3(탄산바륨) BaSO4(황산바륨) ZnS(황화아연)
CaCO3(탄산칼슘) CaSO4는 황산칼슘, |
노란색 |
PbI2(요오드화납) AgI(요오드화은) CdS(황화카드뮴) |
검은색 |
CuS(이름은 황화구리) PbS(황화납) |
** 앙금이 되는 물질: AgCl(염화은), CaSO4(황산칼슘), BaCO3(탄산바륨) 등.
** 알짜 이온: 반응에 실제로 참여한 이온
** 구경꾼 이온: 반응에 참여하지 않은 이온
** 염 생성 반응
- 중화반응
- 산과 금속의 반응
- 금속 산화물과 산의 반응
- 비금속 산화물과 염기의 반응
- 염과 염의 반응
질산납 lead nitrate Pb(NO3)2, 분해점 470℃.
- 액체 암모니아, 하이드라진에 잘 녹으며 체내에서 독성을 가지는 무색의 결정.
요오드화-칼륨Jod化,Kalium KI
- 무색의 정육면체 결정. 햇빛에 쪼이면 요오드가 유리되어 누렇게 변한다.
살균제, 사진 현상액, 건판 제조 따위에 쓴다.
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산과 염기의 반응
**pH독일어: 용액의 수소 이온 농도를 나타내는 지수.(산성도 염기성도 나타나지 않는 성질).
수용액에서는 수소 이온과 수산화 이온이 같은 농도로 있어 페하(pH)가 7인 상태이다.
1. pH와 지시약
1) 용액의 액성과 pH
-pH<7: 산성, pH=7: 중성, pH>7: 염기성
2) 지시약: 산성, 중성, 염기성에서 색깔이 변하는 물질
|
산 성 |
중 성 |
염기성 |
리트머스 |
붉은색 |
- |
푸른색 |
메틸오렌지 |
붉은색 |
주황색 |
노란색 |
BTB |
노란색 |
초록색 |
푸른색 |
페놀프탈레인 |
무색 |
무색 |
붉은색 |
2. 중화반응
1) 중화반응: 산+염기 → 물+염+중화열
2) 알짜 이온 반응식: H++OH- → H2O(산에서 온 수소 이온 더하기 염기에서 온 수산화 이온이 만나서 물이
되는 것을 중화반응의 알짜이온 반응식이라고 한다.
3. 중화반응의 확인
1) 지시약을 사용하여 중화점 확인
2) 전류의 세게 변화를 관찰하여 중화점 확인
3) 온도 변하를 관찰하여 중화점 확인
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물의 정수와 소독
1. 물의 정수처리과정
취수장 |
** 상수원(강, 호수)으로부터 물을 떠올리는 곳
** 나무 조각, 쓰레기 등이 걸러짐 |
침사지 |
** 물을 모아두어 긁은 모래, 흙 등을 가라앉히는 곳 |
약품 투입실
(혼화지) |
** 염소: 철, 망간 등을 산화
** 응집용 약품: Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2A1(OH)3 +3CaSO4 |
침전지 |
** A1(OH)3: 침사지에서 가라앉지 않은 미세한 입자를 엉기게 하여 가라앉힘 |
여과지 |
** 모레와 자갈: 불순물 걸러냄
** 공기(포기법): 냄새 제거, 맛의 향상
** 활성탄: 색깔과 악취 제거 |
염소 살균실 |
** 세균을 죽이기 위한 장소
** C12, +H2O → HC1+HOC1(강력한 살균 작용) |
정수지 |
** 정수된 물을 모아놓는 장소 |
배수지 |
** 가정으로 물을 공급하는 장소 |
황산알루미늄이나 백반속의 알루미늄 이온은 수산화칼슘의 수산화 이온(OH-)과 반응하여 수산화알루미늄[A1(OH)3]을 형성하는데 이 물질이 응집제로 작용하여 진흙과 같은 미세한 입자를 엉기게 하여 가라앉힌다. 두부를 만드는 과정에서 간수(MgCl2)를 넣어 단백질을 엉기게 하는 것도 이와 같은 원리이다.
이렇게 정수 과정을 거쳐 처리된 수돗물은 정기적인 수질 검사를 실시하여 우리가 먹는 수질 기준에 적합한지 확인하여 사용한다.
2. 물의 소독
1) 염소 소독법: 염소는 물속에서 기수 분해하여 하이포아염소산(HC1O)을 생성한다.
Cl2 +H2O → HC1+HC1O
하이포아염소산(HC1O)은 불안정하게 때문에 쉽게 분해되어 발생기 산소[O]를 생성하며, 이 발생기 산소는 산화력이 강하기 때문에 미생물의 세포막을 통과하여 미생물을 죽이는 강력한 살균작용을 한다.
HC1O → HC1+[O]
염소 소독법은 살균력이 강하며 잔류 효과가 크다. 잔류효과가 크다는 것은 오랫동안 소독을 지속시킬 수 있다는 점에서 장점으로 작용할 수 있지만 인체 유해 성분인 THM(트리할로메탄: 발암물질) 등의 염화물로 물속에 계속 존재할 수 있다는 것을 의미하기 때문에 단점으로도 작용할 수 있다. 이러한 염소 소독이 많이 사용되는 곳은 수영장이다. 무더운 여름철이 되면 많은 사람들이 수영장을 찾는다. 하지만 많은 사람들이 모이는 곳인 만큼 전염성 병균으로 인한 위험이 크다.
염소기체는 눈, 코, 기관지 및 폐의 점막을 손상시키는 유독한 기체이기 때문에 사용하기에도 불편하고 금속을 빠르게 부식시킨다. 따라서, 좀 더 다루기 쉬운 염소의 고체화합물인 하이포아염소산칼슘이나 하이포아염소산나트륨과 같은 염소화합물을 사용한다.
Ca(OC1)2 +2H2O → 2HC1O +Ca(OH)2
NaOCl +H2O → HC1O+NaOH
2) 오존 소독법
염소 소독법에서는 하이포아염소산에서 분해된 발생기 산소가 강한 산화력을 가지므로 세균을 파괴시켜 살균한다고 설명하였다. 오존 소독법도 같은 원리(염소소독법)인데 여기서는 산소 대신에 오존이 세균이 세균을 산화시키는 역할을 한다. 오존은 산소 원자 3개가 결합되어 있는 무색의 자극성 냄새가 있는 기체로서 강력한 산화력을 가지고 있다. 오존은 염소와 달리 산화제로 쓰일 때 유해 잔류물을 전혀 남기지 않으며 살균력이 강하여 박테리아와 바이러스를 제거하고 또한 강력한 표백력을 가지고 있다. 오존은 담배연기, 기타 악취를 내는 가스, 각종 유기 물질과 반응하여 무해화하는 탁월한 효능을 가지고 있다. 오존 소독법은 염소 소독법과 달리 유해 물질이 전혀 남지 않고 살균력이 좋다는 장점을 가지고 있지만, 비용이 많이 들고 잔류효과가 오래가지 못한다는 단점이 있다.
3) 자외선 처리법
자외선은 파장이 400nm보다 짧은 전자기파로, 매우 큰 에너지를 가지고 있다. 따라서, 자외선은 살균 능력이 강하기 때문에 강력한 소독 효과를 얻을 수 있고 오존과 마찬가지로 유해 잔류물을 남기지 않는다. 하지만 비용이 많이 들고 많은 양의 물을 소독하는데는 한계가 있다.
부레옥잠[부레玉簪]:물속정수기
물옥잠과의 여러해살이풀. 잎은 육질이고 잎자루가 물고기의 부레처럼 물에 뜬다.
8~9월에 연한 자주색 꽃이 수상(穗狀) 꽃차례로 피는데 윗부분은 깔때기처럼 벌어진다. 열대 아메리카와 아열대 아메리카가 원산지이다. 부영양화를 일으키는 질소와 인을 먹어치운다. 1헥타르의 부레옥잠은 1년에 1700Kg의 질소와 300Kg의 인을 빨아들이는데 이것은 5백여 명의 사람들이 내버리는 폐수를 깨끗한 물로 바꿀 수 있는 것이다. 부레옥잠은 수질을 정화할 뿐만 아니라 어린 물고기나 새우의 좋은 서식지 역할을 한다. 다 자란 부레옥잠은 물에서 얻은 질소와 인, 그리고 칼로리가 풍부하여 걷어서 퇴비로 만들면 좋은 천연비료가 되지만 물에서 썩으면 수질을 오염시킨다. 또 물고기와 지렁이, 박테리아 등도 물속의 오염물질이나 유기물[有機物]을 먹어치우는 살아있는 정수기 역할을 한다.
Image: Water hyacinth.jpg From Wikipedia, the free encyclopedia. Jump to: navigation, search
센물과 단물, 물의 오염
물속에는 많은 생명들이 서로 균형을 이루며 조화롭게 살아가고 있다. 자연생태의 강이나 못에는 상류에서 떠내려 온 여러 가지 유기물들이 미생물에 의해 분해되고, 이를 먹이로 하는 플랑크톤이 자란다. 또 먹이사슬을 따라 그만큼의 물고기가 살고 있다. 더러운 물이나 폐수가 흘러들어가 자연 수질에 변화를 일으켜 물속 생물들의 생활환경을 나쁘게 하거나, 물의 이용가치를 떨어뜨리는 것을 수질오염이라고 한다. 집에서 쓰고 버리는 물, 공장폐수, 가축의 배설물, 논에서 나오는 비료와 농약이 섞인 물, 야영지나 유원지에서 버려지는 음식물 찌꺼기와 기름, 이 모든 것들이 식물성 플라톤의 먹이가 부영양화[富營養化]의 원인이 되고 물을 오염시킨다. 富營養化는 말 그대로 영양이 너무 많아서 생기는 탈이다. 이것은 사람이 너무 살이 쪄 병이 생기고 불편한 것과 같다. 富營養化는 탄소, 질소, 인과 같이 플랑크톤의 번식에 양분이 될 물질들이 쌓이게 되어 일어나는데, 이러한 물질들은 썩은 식물이나 비료, 동물의 배설물, 합성세제, 가정 하수, 공장 폐수 등에 많이 들어있다. 물의 자정 능력보다 지나쳐 수질이 더 나빠지는데, 연못처럼 고여 있는 물에서는 더 빠른 속도로 진행된다. 비록 오랜 시간이 지난 후에는 오염물질이 분해되어 없어진다 하더라도 물속 미생물의 번식에 영양이 될 무기 물질로 쌓여 부영양화를 일으킨다. 물의 오염은 가정에서 사용하는 각종 세제의 양을 줄이고 농사에도 비료와 농약을 적게 쓰며 생활하수를 줄임으로써 막을 수 있다. 우리가 물을 적게 쓰는 만큼 오염을 막을 수 있다. 수질보전은 모든 국민의 관심과 적극적인 노력 없이는 결코 이루어질 수 없다. 물의 오염은 당장 우리들에게도 피해가 오지만, 두고두고 우리의 후손들에게 더 큰 해를 끼치게 된다.
1. 센물과 단물
1)센물: -칼슘 이온이나 마그네슘 이온 따위가 비교적 많이 들어 있는 천연수.
일반적으로 경도 20도 이상의 것. 비누가 잘 풀리지 않으므로 세탁에 이용할 수 없다.
음료, 표백, 염색 등, 공업용수로도 부적당하며 보일러에 쓰면 관석이 생겨 보일러의 효율을 저하
시킬 뿐만 아니라 폭발의 위험성이 있다.
2RCOONa(비누)+Ca(HCO3)2 → (RCOO)2Ca↓ +2NaHCO3,,
끓이면 단물이 되는一時⌒센물:탄산수소염[(Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2]이 녹아있는 샘물과
단물이 되지 않는 永久⌒센물: 염화물(CaC12) 황산염Mg(SO4)이 녹아있는 센물이 있다.
2) 단물: 칼슘 이온(Ca+)이나 마그네슘 이온(Mg+)이 적게 녹아 비누가 잘 풀림
2. 센물의 단물화
1)일시적 센물의 단물화: 가열하면 단물이 됨
Ca(HCO3)2→(가열) CaCO3 ↓ + H2O +CO2
Mg(HCO3)2 →(가열) MgCO3 ↓ + H2O +CO2
- 탄산나트륨을 가함: CaCO3, ,MgCO3의 앙금으로 제거
CaC12 + Na2CO3 → CaCO3 ↓+ 2NaC1
MgSO4 + Na2CO3 → MgCO3 ↓ + Na2SO4
- 이온 교환 수지 이용: Ca+, Mg+을 Na+으로 치환제거