계수 측정은 계수 절차가 진행되는 동안 계수되는 물체의 수가 변하지 않는다면 불확실성이 없는 유일한 측정 유형이다. 이러한 계수 측정의 결과는 정확한 숫자의 예이다. 상자 안에 들어 있는 달걀을 세어보면 상자에 들어 있는 달걀의 개수를 정확히 파악할 수 있다. 정의된 수량의 숫자도 정확하다. 정의에 따르면 1피트는 정확히 12인치, 1인치는 정확히 2.54센티미터, 1그램은 정확히 0.001킬로그램이다. 그러나 계수 이외의 측정에서 파생된 수량은 사용되는 측정 절차의 실질적인 한계로 다양한 범위에서 불확실하다. 측정의 중요한 수치측정된 수량은 정의된 수량이나 직접 계산된 수량과 달리 정확하지 않습니다. 눈금이 표시된 실린더에서 액체의 부피를 측정하려면 액체의 곡면에서 가장 낮은 지점인 메니스커스의 바닥에..

측정(measurement)은 화학의 거시적 영역과 미시적 영역 모두에서 물질과 에너지의 거동을 설명하는 가설, 이론 및 법칙을 알려주는 많은 정보를 제공한다. 모든 측정은 세 가지 종류의 정보를 제공한다. 측정의 크기 또는 척도(숫자), 측정에 대한 비교 표준(단위), 측정의 불확실성을 나타낸다. 수량을 기록할 때 숫자와 단위가 명시적으로 표시되지만, 불확도는 측정 결과의 한 측면으로 더 암시적으로 표현되며 나중에 설명한다. 측정값의 숫자는 십진법 형식 및 과학적 표기법을 포함하여 다양한 방식으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 보잉 777-200ER 여객기의 최대 이륙 중량은 298,000kg이며, 2.98×105kg으로도 쓸 수 있다. 평균 모기의 질량은 약 0.0000025kg, 2.5×10-6kg..

실험실이나 작업장의 화학 물질 용기에 그림에 표시된 기호를 본 적이 있을 것이다. ‘파이어 다이아몬드’ 또는 ‘해저드 다이아몬드’라고도 불리는 이 화학적 해저드 다이아몬드는 특정 물질로 작업할 때 주의해야 할 다양한 위험을 간략하게 요약한 귀중한 정보를 제공한다.  NFPA(National Fire Protection Agency) 704 위험 식별 시스템은 특정 성분에 대한 안전 정보를 제공하기 위해 NFPA에서 개발했다. 이 시스템은 가연성, 반응성, 건강 및 기타 위험을 자세히 설명한다. 전체 다이아몬드 기호 내에서 상단(빨간색) 다이아몬드는 화재 위험 수준(인화점의 온도 범위)을 지정한다. 파란색(왼쪽) 다이아몬드는 건강 위험 수준을 나타낸다. 노란색(오른쪽) 다이아몬드는 물질이 폭발 또는 격렬한..

하나의 성분(substance)을 다른 성분과 구별하는 특징을 특성(property)이라고 한다. 물리적 특성(physical property)은 화학적 조성(composition)의 변화와 관련되지 않은 물질의 특징이다. 물리적 특성의 친숙한 예로는 밀도, 색상, 경도, 융점 및 끓는점, 전기 전도도가 있다. 밀도와 색상 같은 일부 물리적 특성은 물질의 물리적 상태를 변경하지 않고 관찰할 수 있다. 철의 용융 온도나 물의 동결 온도와 같은 다른 물리적 특성은 물질이 물리적 변화를 겪을 때만 관찰할 수 있다. 물리적 변화(physical change)는 물질에 포함된 성분의 화학적 정체성에 대한 변화 없이 물질의 상태 또는 특성의 변화이다. 왁스가 녹을 때, 설탕이 커피에 용해(dissolve)될 때, ..

물은 수소와 산소가 2:1의 비율로 결합한 원소로 구성되어 있다. 물은 에너지를 추가하여 수소와 산소 가스로 분해할 수 있다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 다음 그림과 같이 배터리 또는 전원 공급 장치를 사용하는 것이다.  물의 분해는 물 분자의 원자를 각각 두 개의 수소 원자와 두 개의 산소 원자로 구성된 다른 분자로 재배열하는 것을 포함한다. 두 개의 물 분자는 하나의 산소 분자와 두 개의 수소 분자를 형성한다. 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g) 생성된 두 가스는 뚜렷하게 다른 특성이 있다. 산소는 가연성이 아니지만 연료 연소에 필요하며, 수소는 가연성이 높고 강력한 에너지원이다. 이 지식은 우리가 사는 세상에 어떻게 적용될 수 있는가? 한 가지 응용 분야는 더 연료 효율적인 운송에 관한..

원자(原子, atom)는 물질을 구성하는 기본 입자이며, 해당 원소의 특성을 가진다. 원소는 화학 결합할 수 있는 원소의 가장 작은 입자이다. 물질이 원자로 구성되어 있다는 가설은 기원전 5세기에 그리스 철학자 레우키포스와 데모크리토스에게 유래한다. 하지만 19세기 초가 되어서야 과학에 관심이 많았던 영국 교사 존 돌턴(John Dalton, 1766~1844)이 정량적 측정으로 이 가설을 뒷받침했다. 그 이후로 반복된 실험으로 이 가설의 많은 측면이 확인되었으며, 화학의 중심 이론 중 하나가 되었다. 돌턴의 원자 이론은 여전히 사용하지만 약간 수정되었다. 원자는 너무 작아서 크기를 상상하기 어렵다. 우리가 맨눈으로 볼 수 있는 작은 것 중 하나는 거미줄의 한 가닥이다. 이 가닥은 지름이 약 1/10,0..

화학은 관찰과 실험을 바탕으로 하는 과학이다. 화학을 한다는 것은 과학계에서 인정하는 절차를 사용하여 화학 법칙(law)과 이론(theory)의 관점에서 질문에 답하고, 관찰 내용을 설명하는 것이다. 질문에 답하거나 관찰 내용을 설명하는 단일 경로는 없지만 모든 접근 방식에 똑같은 부분이 있다. 각 접근 방식은 결과를 확인하기 위해 '재현'할 수 있는 실험을 바탕으로 한 지식을 사용한다. 일부 경로에는 정보 수집 및 확인을 위한 지침 역할을 하는 관찰에 대한 임시 설명인 가설(hypothesis)이 포함된다. 가설은 실험, 계산 및/또는 다른 실험과의 비교로 확인한 다음 필요에 따라 개선한다. 일부 가설은 법칙에 요약된 현상을 설명하려는 시도이다. 과학 법칙은 수많은 실험적 관찰을 요약하고, 자연 세계의..

화학은 폭넓은 다른 STEM 분야와 서로 연결되므로 ‘과학의 중심’이라고 부른다. STEM은 과학, 기술, 공학 및 수학 분야의 총칭이다. 화학과 화학자의 언어는 생물학, 의학, 재료과학, 법의학, 환경과학 및 기타 여러 분야에서 중요한 역할을 담당한다. 물리학의 기본 원리는 화학의 여러 측면을 이해하는 데 필수이며, 화학물리학과 핵화학과 같은 분야는 물리와 화학이 많이 겹치는 분야이다. 수학, 컴퓨터 과학, 정보 이론은 화학 세계를 계산하고, 해석하고, 설명하고, 이해하는 데 도움이 되는 중요한 도구를 제공한다. 생물학과 화학은 생화학으로 합쳐지는데, 살아있는 유기체의 생명을 유지하는 많은 복잡한 요소와 과정을 이해하는 데 중요하다. 화학공학, 재료과학, 나노기술은 화학적 원리와 경험적 발견을 결합하여..