[위험물산업기사] 1. 일반화학 - 물질의 상태(기체, 액체, 고체)

[ 물질의 상태 ]

1. 기체

- 몰: 6.02x10^23, 아보가드로의 수 

- 원자량: 질량수 12인 탄소원자의 질량을 기준으로 삼는다

- 분자량: 분자를 구성하는 모든 원자의 원자량을 합한 분자의 상대적 질량

- 화학식량: 화학식을 구성하는 각 원소의 원자량의 함, 원자량, 분자량, 이온식량

- 기체 1몰의 부피: 기체의 종류와 관계없이 모든 기체 1몰은 표준상태(0℃, 1atm)에서 22.4L의 부피를 차지함

2. 기체와 관련된 법칙

가. 보일의 법칙

- 온도와 기체의 양이 일정한 닫힌 계 내에서 일정한 질량의 이상 기체가 가하는 절대압력은 그것이 차지하고 있는 부피에 반비례한다. 

 

나. 샤를의 법칙

- 압력이 일정할 때 기체의 온도가 높아지면 기체의 부피가 증가하고, 온도가 낮아지면 부피가 감소

- 이상 기체의 압력이 일정한 상태에서 V가 기체의 부피, T가 기체의 절대 온도, k가 상수값이라 할 때 다음 식이 성립한다

- V = kT

 

다. 보일-샤를의 법칙 

온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례 한다는 보일의 법칙과

압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도의 증가에 비례한다는 샤를의 법칙을 조합하여 만든 법칙

 

라. 이상기체 방정식

1) 이상기체

- 무질서하게 운동하는 원자 혹은 분자로 이루어진 가상의 기체

- 구성 입자의 크기가 용기의 크기에 비교해 무시할 수 있을 정도로 작다. (혹은 부피가 0) 

- 구성 입자들 사이에 작용하는 힘이 없다고 가정한 기체

- 실제로 존재하지 않지만, 온도가 높고 압력이 낮아지면 많은 기체는 이상 기체의 특성을 나타낸다.

 

2) 이상기체 방정식

- P는 기체의 압력이다

- V는 기체의 부피이다.

- n은 기체의 몰수이다.

- R은 기체상수이며, 볼츠만 상수와 아보가드로 수의 곱이다.

- T는 기체의 절대온도이다.

 

마. 그레이엄의 확산 속도의 법칙

일정한 온도와 압력 상태에서 기체의 확산 속도는

그 기체의 분자량의 제곱근(밀도의 제곱근)에 반비례한다는 법칙

 

2. 액체 

- 외부 압력에 따른 액체의 부피 변화는 기체에 비해 매우 작다.
- 액체는 유동성을 갖는 상태로 일정한 모양이 없고 용기에 따라 모양이 달라진다.
- 같은 질량의 기체에 비해 그 부피가 매우 작아 기체보다 밀도가 크다.

 

3. 고체 

가. 결정성 고체

고체를 이루는 원자, 이온, 분자 등이 규칙적으로 배열되어 있다.

기본 입자 사이에 작용하는 힘의 크기가 일정하므로 녹는점이 일정하다. 

ex) 석영, 염화 나트륨 등

 

나. 비결정성 고체

고체를 이루는 원자, 이온, 분자 등이 불규칙적으로 배열되어 있다.

기본 입자 사이에 작용하는 힘의 크기가 일정하지 않으므로 녹는점이 일정하지 않다. 

ex) 유리, 엿, 고무 등