화학의 유용성
(1) 화학의 발전 과정
① 불의 발견과 이용：금속의 제련이 가능해졌다.
② 중세와 근대 연금술의 발전：화학적 조작 및 새로운 화학 물질을 발견하는 계기가 되었다.
③ 18세기 말 라부아지에의 화학 혁명：물질이 산소와 반응하여 연소된다는 사실이 밝혀져 화학이 크게 발전하는 원동력이 되었다.
(2) 화학과 식량 문제의 해결
① 식량 문제：산업 혁명 이후 인구의 급격한 증가로 인해 식물의 퇴비나 동물의 분뇨와 같은천연 비료에 의존하던 농업이 한계에 이르게 되었다.
② 질소 비료의 필요성：급격한 인구 증가에 따른 식량 부족으로 농업 생산량을 높이기 위해 질소 비료가 필요하였다.
③ 암모니아 합성과 식량 문제의 해결
- 생명체와 질소：질소(N)는 생명체 내에서 단백질, 핵산 등을 구성하는 원소이지만 대부분의 생명체는 공기 중의 질소(N2)를 직접 이용하지 못한다.
- 하버와 보슈는 공기 중의 질소(N2)를 수소(H2)와 반응시켜 암모니아(NH3)를 대량으로 합성하는 방법을 개발하였다.
- 암모니아 대량 생산의 의의：암모니아를 원료로 하여 만든 질소 비료는 식량 문제 해결에 크게 기여하였다.
(3) 화학과 의류 문제의 해결 개념 체크
① 의류 문제：식물에서 얻는 면이나 마, 동물에서 얻는 비단과 같은 천연 섬유는 강도가 약하며, 생산 과정에 많은 시간과 노력이 들어 합성 섬유보다 값이 비싸고 대량 생산이 어렵다.
② 합성 섬유의 개발과 의류 문제의 해결
- 합성 섬유：간단한 분자를 이용하여 합성한 섬유로, 원료에 따라 다양한 특징을 갖는 섬유를 합성할 수 있다. 합성 섬유의 원료는 석유로부터 얻는다.
- 천연 섬유와 합성 섬유의 특징
- 합성 섬유 개발의 의의：화학의 발달과 함께 개발된 여러 가지 합성 섬유로 인해 값싸고 다양한 기능이 있는 의복을 제작하고 이용할 수 있게 되었다.
(4) 화학과 주거 문제의 해결
① 주거 문제：산업 혁명 이후 인구의 급격한 증가로 인해 대규모 주거 공간이 필요해졌다.
② 건축 재료의 특징
③ 건축 재료 발달의 의의：화학의 발달로 건축 재료가 바뀌면서 주택, 건물, 도로 등의 대규모 건설이 가능하게 되었다.
탄소 화합물의 유용성
(1) 탄소 화합물：탄소(C)를 기본 골격으로 수소(H), 산소(O), 질소(N), 황(S), 인(P), 할로젠 등이 공유 결합하여 이루어진 화합물이다.
예) 아미노산, DNA, 합성 섬유 등
(2) 탄소 화합물의 다양성
① 탄소 원자 1개는 최대로 다른 원자 4개와 결합할 수 있고, 탄소 원자들은 다양한 결합 방법(단일 결합, 2중 결합, 3중 결합)으로 여러 가지 구조의 탄소 화합물을 만든다.
② 구성 원소의 종류는 적으나 탄소 사이의 다양한 결합이 가능해 화합물의 종류가 매우 많다.
③ 탄소 원자는 C 원자뿐만 아니라 H, O, N 등의 원자와도 결합하므로 화합물의 종류가 매우 많다.
(3) 여러 가지 탄소 화합물
① 탄화수소：탄소 화합물 중 탄소(C)와 수소(H)로만 이루어진 화합물이다.
- 물에 잘 녹지 않는다.
- 연소할 때 많은 열이 발생하여 연료로 많이 사용한다.
- 완전 연소되면 이산화 탄소(CO2)와 물(H2O)이 생성된다.
② 에탄올(C2H5OH)：탄화수소인 에테인(C2H6)에서 H 원자 1개 대신 -OH가 탄소 원자에 결합되어 있다.
- 술의 주성분으로, 효모를 이용하여 과일이나 곡물 속에 포함된 당을 발효시켜 만든다.
- 물에 잘 녹는 부분과 잘 녹지 않는 부분을 모두 포함하므로 물과 기름에 모두 잘 녹는다.
- 25℃에서 무색 액체로 존재하며 수용액은 중성이다.
- 소독용 알코올, 약품의 원료, 용매, 연료 등으로 사용한다.
③ 아세트산(CH3COOH)：탄화수소인 메테인(CH4)에서 H원자 1개 대신 -COOH가 탄소 원자에 결합되어 있다.
- 아세트산이 포함된 식초는 오랜 옛날부터 인류가 이용해 온 대표적인 발효 식품으로, 자연 상태에서 에탄올이 발효되어 만들어진다.
- 25℃에서 무색 액체로 존재하며, 물에 녹아 약한 산성을 띤다.
- 약 6% 아세트산 수용액인 식초는 음식을 조리하는 데 사용된다.
- 아스피린과 같은 의약품과 플라스틱, 염료 등의 원료로 사용된다.
④ 그 밖의 탄소 화합물
(4) 탄소 화합물과 우리 생활
① 탄소 화합물의 생산과 활용
- 원유는 액체 상태로 산출되는 탄화수소의 혼합물이다. 원유를 분별 증류하여 석유 가스, 나프타, 등유, 경유, 중유, 아스팔트 등을 얻는다.
- 나프타를 고온에서 분해하여 생성된 물질을 원료로 플라스틱, 의약품, 화장품, 페인트, 합성 고무 등의 석유 화학 제품을 만들 수 있는데, 이러한 제품이 모두 탄소 화합물이다.
② 생활 속의 탄소 화합물
- 플라스틱：주로 원유에서 분리되는 나프타를 원료로 하여 합성하는 탄소 화합물로, 가볍고 외부의 힘과 충격에 강하며, 녹이 슬지 않고 대량 생산이 가능하여 값이 싸다.
- 아세틸살리실산(아스피린)：살리실산과 아세트산을 반응시켜 합성한 탄소 화합물로 해열제나 진통제로 사용된다.
참고자료: EBS 수능 특강 화학1
