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개념정리 과학탐구 면접대비 수능 화학

01 우리 생활 속의 화학

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

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