물질은 여러 가지로 분류할 수 있다. 크게 두 가지 범주는 혼합물(混合物, mixture)과 순물질(純物質)이다. 순물질은 조성이 일정하며, 모든 시료는 정확히 같은 구성과 특성을 가진다. 모든 자당(Sucrose, 설탕) 시료는 질량 기준으로 42.1%의 탄소, 6.5%의 수소 및 51.4%의 산소로 구성된다. 또한 어떤 시료는 융점, 색상 및 단맛과 같은 물리 특성을 가진다. 순물질은 원소와 화합물로 나누어진다. 화학변화로 더 단순한 물질로 분해될 수 없는 순물질을 원소(元素, element)라고 한다. 철, 은, 금, 알루미늄, 유황, 산소, 구리 등은 100가지가 넘게 알려진 원소 중 가장 잘 알려진 원소이며, 그중 약 90가지는 지구상에서 자연적으로 발생하며, 20여 가지는 실험실에서 만들어진 ..

화학자는 거시(巨視, macroscopic), 미시(微視, microscopic), 기호(Simbolic)라는 세 가지 다른 영역에서 물질과 에너지가 어떻게 움직이는지 연구하고 설명한다. 이러한 영역은 화학 현상을 고려하고 설명하는 다양한 방법을 제공한다. 매크로(Macro)는 ‘큰’을 의미하는 그리스어이다. 거시 화학은 우리에게 친숙하다. 인간의 시각이나 촉각으로 직접 감지할 수 있을 만큼 큰 일상 사물의 영역이다. 일상생활에서 이것은 먹는 음식과 얼굴에 느껴지는 바람도 포함한다. 거시 영역에는 밀도, 용해도, 인화성과 같은 물리적, 화학적 특성을 관찰하고 측정하는 일상 화학과 실험실 화학을 포함한다.   마이크로(Micro)는 ‘작은’을 의미하는 그리스어이다. 미시 화학은 종종 상상으로 들어간다. 현..

물질(Matter)은 ‘공간을 차지하는 질량을 가진 어떤 것’으로 정의하며, 우리 주변에서 언제나 찾을 수 있다. 고체와 액체는 기체보다 더 명확한 물질이다. 우리는 그것이 어떤 공간을 차지하는 것을 쉽게 알 수 있고, 그것의 무게는 그것이 질량을 가진다는 것을 의미한다. 당연히 기체도 물질이다. 기체가 공간을 차지하지 않으면 풍선이 기체로 채워질 때 팽창하지 않을 것이다. 고체, 액체, 기체는 지구에서 흔히 발견되는 물질의 세 가지 상태이다(그림). 고체는 단단하고 명확한 모양을 가지고 있다. 액체는 흐르는 물질이며, 중력이 작용할 때 평평하거나 약간 휘어진 표면을 가진다는 점을 제외하면, 용기의 모양과 같다. (무중력 상태에서 액체는 구형이다) 액체 시료와 고체 시료 모두 압력과 거의 무관하게 부피를..

NASA 컴퓨터 프로그램 CEA(Chemical Equilibrium with Application)는 복잡한 혼합물의 화학 평형 구성과 특성을 계산한다. 응용 분야에는 할당된 열역학적 상태, 이론적인 로켓 성능, Chapman-Jouguet 폭발, 사고 및 반사 충격에 대한 Shock tube 매개변수가 포함된다. CEA는 1950년대부터 NASA Lewis(현재 Glenn) 연구 센터에서 개발된 수많은 컴퓨터 프로그램 중 하나이다. 이 프로그램은 추가 기술을 포함하여 수년에 걸쳐 변경되었다. 이 프로그램은 개별 화학종의 물질 전달 및 열역학적 특성을 저장한 독립 데이터베이스를 포함하고 있다. 열역학 데이터베이스에는 2000종 이상의 화학종이 포함되었다. 이 프로그램은 Bonnie J. McBride와..

인류의 모든 역사에서 인간은 물질을 더 유용한 형태로 바꾸려고 노력하였다. 석기 시대에는 돌을 쪼개 유용한 도구를 만들었고, 나무를 조각하여 조각상과 장난감을 만들었다. 처음에는 물질 자체를 바꾸지 않고 물질의 모양만 바꾸려고 노력하였다. 하지만 지식이 점점 쌓이면서 물질 자체도 바꾸기 시작했다. 점토는 도자기로, 가죽은 말려서 옷으로, 구리 광석은 도구와 무기로, 곡물은 빵으로 만들었다. 인간은 불을 다루는 방법을 배우고, 이 불을 사용하여 요리하고, 도자기를 만들고, 금속을 제련하는 방법을 배우면서 화학(Chemistry)을 연습하기 시작했다. 그 후 물질의 특정 성분을 분리하여 사용하기 시작했다. 그 예로 알로에, 몰약, 아편 등 다양한 약물이 식물에서 분리되었다. 인디고와 티리언 퍼플 같은 염료도..