☞ matter : organism(유기체)을 구성하는 것, 공간과 질량(mass)를 가지고 있는 물질
☞ element : 화학반응(chemical reaction)에 의해 다른 substrate로 쪼개질 수 없는 substrate, 거의 atom이라 말할 수 있다.
☞ 화합물(compound) : 2개 이상의 다른 element가 일정한 비율(fixed ratio)로 합해서(combine) 된 것 ex. NaCl (o), H2 (x), H2O (o)
☞ 분자(molecule) : 그냥 2개 이상의 원자가 서로 붙은 것을 의미 ex. H2 (o), HCl (o), H2O (o)
□ 생명체를 구성하는 25개 elements
☞ 미량 구성원(trace element) : 최소량만 필요. ex. Fe, iodine ; thyroid gland에 의해 생산되는 호르몬(hormone)의 필요 요소(necessary ingredient)
☞ 원자(atom) : matter의 단위(unit)
□ Subatomic particles
neutron과 proton은 거의 동일한 mass를 가짐 1.7 × 10^-24g
☞ dalton : nertron과 proton은 1 dalton, electron은 무시
☞ 동위원소(Isotope) : 같은 element의 다른 atom보다 더 많은 neutron을 가진 atom. 즉, mass가 더 많다.
ex. mass가 12인 C, 13인 C, 14인 C ; proton의 수는 같지만, neutron의 수가 다르다.
☞ 방사선 동위원소(radioactive isotope)
- necleus가 계속 감퇴하여 paticle과 energy를 방출하여 결국 다른 atom으로 변함.
ex. radioactive carbon atom → nitrogen
- tracer로 유용하게 사용한다. metabolism, chemical processing 등에 이용
☞ Energy levels
오직 electrons만의 atoms 사이의 화학반응(chemical reactions)에 직접적으로 관여한다.
- energy : 일할 수 있는 능력
- 잠재에너지(potential energy) : matter 가 그것의 position이나 location에 의해 저장된 energy, necleus에서 electron이 멀리 있을수록 potential energy가 크다. electron의 potential energy의 change는 fixed amounts의 step 안에서만 발생한다.
- energy level (= electron shells)
atome에서의 electron의 potential energy의 다른 status.
☞ Electron orbitals
- orbital : 그 시간대에 electron이 90% 이상 발견될 수 있는 3차원 공간
- the first energy shell에는 2개의 electron만 채울 수 있다.
- the second electron shell에는 8개의 electron만 채울 수 있다.
ex.
5개 전자를 가진 atom의 경우 ; 1s 2개, 2s 2개, 2px 1개, 2py 0개, 2pz 0개
6개 전자를 가진 atom의 경우 ; 1s 2개, 2s 2개, 2px 1개, 2py 1개, 2pz 0개
- 최외곽 전자(valence electrons)
atom의 chemical property는 outermost shell(valence shell)의 electrons의 개수에 의존한다.
- octet rule ; 전자 8개를 채울때가 가장 안정된 상태
complete valence shell의 atom은 unreactive하다.
unpaired electrons의 incomplete valence shell의 atom은 chemically reactive하다.
- valence shell에 동일 개수의 electron을 가진 atom은 비슷한 chemical behavior를 나타낸다. → 가장 바깥쪽의 shell에의 전자 개수가 그 원자의 성격을 결정
□ 화학결합(Chemical bonding)
- chemical bonds : incomplete valence shell의 atom은 각 partner의 valence shell을 complete하는 방향으로 어떤 다른 atom과 interact한다.
☞ 공유결합(covalent bond)
두 atoms에 의해 valence electrons의 pair를 공유하는 것
- structural formula : H - H
- molecular formula : H2
- double covalent bond : 두개의 atoms가 valence electrons의 두 pairs를 공유함으로서 molecule를 형성하는 것
☞ 전기음성도(electronegativity)
covalent bond의 electron에 대한 atom의 attraction의 정도를 의미한다.
즉, electronegativity가 크면 자기 쪽으로 shared electron 을 잡아당기려는 성질이 강하다.
☞ 비극성 공유결합(nonpolar covalent bond)
electrons를 평등하게 share한 구조
☞ 극성 공유결합(Polar covalent bond)
어느 한 atom의 electronegativity가 다른 atom보다 커서 bond의 electron이 unequally share되는 bond이다.
ex. oxygen atom의 electronegativity가 hydrogen atom보다 크므로 partially charge가 생성된다. oxygen atom과 hydrogen atom의 electronegativity는 1 정도 차이가 있는데, 1 이상이면 polar covalent bond를 형성한다.
ex. O 의 electronegativity = 3.5 , H 의 electronegativity = 2.1 , N 의 electronegativity = 3.0, S 와 C 의 electronegativity = 2.5
☞ 이온결합(Ionic bonds)
valence shell에 전자를 8개만을 유지하려는 성질이 강하여 전자 하나를 내보내거나 받아들여 positive charge를 띠거나 negative charge를 띠어 서로 잡아 끌어당겨 형성되는 bond
☞ 수소결합(Hydrogen bonds)
한 electronegativity atom에 covalently bonded한 hydrogen atom이 다른 electronegativity atom에 이끌려 생성되는 bond
☞ 반데르발스 힘(Van der waals interacton)
nonpolar한 atom끼리 있다가 갑자기 온도가 하강하거나 어떤 요인이 발생 시에 어느 한 nonpolar한 atom이 trasient dipole이 되고 그 근처에 있는 nonpolar한 atom 또한 그 trasient atom에 의해 induced되어 induced dipole 되어 서로 이끌리는 현상
□ 화학반응(Chemical reaction)
chemical bond의 breaking과 making은 matter의 composition을 바꾸는 것이다.
즉, chemical reaction에서 matter의 create나 destroy가 아닌 rearrange로 matter는 유지된다.
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