1단원 - 원소 (2)

< 원소 >

원소란 물질을 구성하는 기본 성분으로, 수소나 산소처럼 다른 물질로 분해되지 않는다.  원소는 종류에 따라 성질이 다르며, 화학 변화가 일어나도 원소는 변하지 않는다. 

현재까지 알려진 원소는 118가지이며, 이 중 자연에서 발견된 원소는 90여가지이고 나머지는 인공적으로 만든 원소이다. 원소는 수소, 산소, 탄소, 질소, 헬륨등의 비금속원소와 철, 나트륨, 마그네슘등의 금속원소로 이루어져 있다.

이런 원소들이 모여서 물질을 이루는데, 일반적으로 물질은 여러 가지 원소들로 이루어져 있지만, 헬륨, 아르곤, 네온처럼 한 종류의 원소로만 이루어진 물질도 있다.

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< 원소 이름과 기호 > - 원자에서 좀 더 자세하게 설명할께요^^

원소 이름	기호	원소 이름	기호
수소	H	마그네슘	Mg
헬륨	He	붕소	B
탄소	C	아르곤	Ar
산소	O	네온	Ne
질소	N	칼슘	Ca
염소	Cl	칼륨	K
나트륨	Na	구리	Cu
금	Au	은	Ag

 

< 원소의 이용 >

수소(H) : 가장 가벼운 기체로, 산소와 만나서 물을 만든다. 폭발력이 강해서 우주 왕복선 연료로도 사용된다.

헬륨(He) : 수소 다음으로 가벼운 기체로, 폭발력이 없고, 공기보다 가벼워서 비행선 이나 풍선등 충전재로 많이 사용된다.

풍선 - 네이버 참조

산소(O) : 공기중 약 21%를 차치한다. 생물체의 호흡과 물질의 연소에 이용된다.

탄소(C) : 다이아몬드, 흑연, 숯의 주성분으로 연필심이나 건전지의 전극등에 이용된다.

탄소를 이용한 연필심 - 네이버 참조

알루미늄(Al) : 가볍고, 강하기 때문에 항공기 몸체로 많이 사용하고, 가정에서는 알루미늄박(은박지)등의 재료로 이용된다.

금(Au): 노란색의 광택이 나는 금속으로 일 생활에서는 귀금속으로 많이 사용된다. 그리고 산소나 물과 반응하지 않는다. 

철(Fe) : 지구에 많이 존재하는 금속 중의 하나로, 단단하여 기계 건축 재료, 철근, 기찻길(레일)등에 많이 이용된다.

구리(Cu) : 전류가 잘 흐르기 때문에 전선으로 많이 이용된다. 

구리로 만든 전선 - 네이버 참조

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< 원소의 확인 >

원소를 확인하는 방법은 크게 두 가지가 있다. 불꽃반응과 선스펙트럼을 이용한 방법이다. 

 

1. 불꽃반응

 - 금속원소나 금속원소가 포함된 물질에 불을 붙이면 원소의 종류에 따라 특정한 불꽃반응 색을 나타나는 현상이다. 

 - 성분 원소 마다 불꽃색이 다르기 때문에 금속원소의 종류를 확인할 수 있다.

 - 비금속 원소는 불꽃 반응으로 확인 불가능.

 - 실험방법이 비교적 쉽고 간단하다.

 - 물질의 양이 적어도 물질을 구성하는 금속원소의 종류를 확인할 수 있다.

 - 물질의 종류가 달라도 포함된 금속원소의 종류가 같으면 같은 불꽃 반응색이 나타난다.

  ex) 염화나트륨 - 노란색,  질산나트륨 - 노란색 

       - 염화나트륨과 질산나트륨은 같은 물질은 아니다. 하지만, 나트륨이라는 같은 금속원소를 포함하고 있기 때문에 같은 불꽃색이 나타나는 것이다.

금속원소마다 다른 불꽃반응색 - 네이버 참조

  - 불꽃 반응의 단점 -

1. 불꽃반응에서 리튬과 스트론튬은 둘 다 빨간색이라서 구별하기 힘들다.
2. 모든 원소 확인은 불가능하고, 일부 금속 원소에 한해서만 가능하다.

 

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2. 선스펙트럼

 - 스펙트럼 : 빛을 분광기에 통과시킬 때 빛이 분산되어 나타나는 여러 가지 색깔의 띠을 말한다. 스펙트럼은 연속 스펙트럼과 선 스펙트럼으로 나눈다.

 - 연속스펙트럼 : 햇빛을 분광기나 프리즘으로 관찰할 때 나타나는 연속적인 색깔의 띠이다. 

연속 스펙트럼 - 두산 백과 참조

 - 선스펙트럼 : 금속원소가 포함된 물질의 불꽃반응색을 분광기로 관찰할 때 나타나는 선 모양의 불연속적인 색깔의 띠이다.

  ex) 나트륨의 불꽃은 노락색 띠만 선 스펙트럼으로 나타난다.

나트륨 선 스펙트럼 - 네이버 참조

- 선스펙트럼의 특징 -

1. 물질에 포함된 원소의 종류에 따라 선스펙트럼에서 나타나는 선의 색깔, 위치, 개수, 굵기가 다르게 나타나므로 원소를 구별할 수 있다.
2. 물질의 선스펙트럼 속에는 각 성분 원소의 스펙트럼이 모두 나타나기 때문에 물질 속에 있는 성분 원소를 확인 할 수 있다. 
3. 불꽃반응색이 비슷한 원소들도 선스펙트럼으로 구별할 수 있다. 

리튬과 스트론튬의 선스펙트럼 - 네이버 참조

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 - 선스펙트럼 분석 -

선스펙트럼 분석 - 비상교육 참조

그림을 보시면 물질 X에는 여러개의 원소가 들어있다고 했을 때, 물질 X에 있는 원소를 확인하는 것인데요, 원소 B과 물질 X를 비교해 보시면 앞쪽에는 동일한 위치에 있지만, 뒤쪽에는 동일한 위치에 없는 것이 보여요. 그럼 물질 X에는 원소 B가 없다고 할 수 있어요. 물질 X에 원소가 들어가려면 반드시 선의 위치와 개수등이 동일해야만 있다고 볼 수 있어요. 물질 X에는 원소 A, C만 있다고 볼 수 있습니다. 이해가 되시나요??

 

물질관이 궁금하다면....

2023.03.09 - [중등과학문제풀이/중2 과학 이론] - 중2 과학 1단원 - 원소(고대~근대까지 물질관)1

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