생활 속 원소 이야기 ① 화학식 알파벳·숫자는 무슨 뜻? [우리가 몰랐던 과학 이야기] (216)

출처=벡티지(Vecteezy)

 
‘H2O. O, H…’ 

우리가 일상에서 많이 접하는 기호입니다. 이게 각각 물과 산소, 수소를 나타내는 것이라는 사실은 많은 이가 잘 알고 있을 텐데요. 물 분자는 두개의 수소(H2) 원자와 산소 개(H) 원자로 구성된 분자입니다. H2O라는 화학식으로 표현되며, 이를 분자식이라 합니다.

이렇게 물질을 구성하는 원자, 분자, 원소, 화합물을 표현할 때 알파벳과 숫자를 사용하는데요. 원소의 이름은 어떻게 만들어졌으며, 화학식과 분자식은 어떻게 다른지 알아보겠습니다.

◆원소 이름은 어떻게 만들어졌을까?

출처=더컨버세이션닷컴(theconversation.com)

 
많은 원소가 그리스어나 라틴어를 어원으로 하고 있습니다. 과거 지중해 유럽에서 주로 원소가 발견됐고, 당시 일반적으로 쓰던 언어가 그리스어와 라틴어이기 때문입니다. 수소(Hydrogen·그리스어로 물을 만드는 것)가 바로 그리스어에서 유래했습니다. 산소(Oxygen)는 그리스어로 산(酸)을 만드는 것이라는 뜻입니다.

근대에 들어서면서부터는 발견자의 성향이나 관심, 혹은 국가명이나 지역명으로 짓기도 했으며, 현대에는 학자 이름을 붙이기도 합니다.

◆연금술사와 원소 기호의 탄생

 
과거 연금술사들은 수많은 원소를 발견했는데요. 구리와 주석, 철, 탄소 등의 원소가 바로 그 주인공입니다. 연금술사들은 다양한 실험을 통해 얻은 자료를 기록하고 분석하여 체계적으로 연구를 했는데요. 이때 자신의 기술을 알리지 않기 위해 그림이나 도형 등으로 원소를 표기했습니다.

이것을 근대 원자론의 창시자인 영국의 화학자이자 물리학자인 존 돌턴(John Dalton)이 원형 기호로 정리했고, 이후 셀레늄을 발견한 스웨덴의 화학자 옌스 야코프 베르셀리우스(Jons Jacob Berzelius)가 알파벳 기반으로 정리한 것이 바로 지금의 원소 기호라 할 수 있습니다.

◆화학식 표현방법

아세트산의 실험식 구하기. 출처=한국물리학회

 
화학식은 물질을 구성하는 원자의 종류와 수, 구성방식을 나타내는 방법입니다. 이때 물질을 이루는 원자와 분자, 이온 등을 원소 기호화 숫자를 이용해 표현합니다. 

화학식은 표현방법에 따라 분자식과 실험식, 시성식, 구조식 등이 있습니다.

-분자식

분자를 표현한 화학식으로, 분자를 구성하는 원자의 종류와 수를 원소 기호와 숫자로 나타냅니다.

예를 들어 2원자분자인 산소의 분자식은 ‘O2’, 3원자분자 물의 분자식은 ‘H2O’입니다.

-시성식

시성식은 분자식을 확장하거나 구조식을 단순화한 형태로, 분자의 특성을 알 수 있도록 작용기를 활용해 나타냅니다.

예를 들어 아세트산의 시성식은 ‘CH2COOH’입니다.

-실험식

실험식은 실험을 통해 구한 화학식으로, 성분 원소의 종류와 이들의 상대적인 비를 나타냅니다.

예를 들어 아세트산의 분자식은 ‘C2H4O2’으로 구성 비율이 ‘C : H: O = 1: 2: 1’인 만큼 실험식은 ‘CH2O’입니다.

-구조식

구조식은 화합물의 구조를 단순한 형태로 표현한 식입니다.

예를 들어 이산화탄소의 분자식은 ‘CO2’이고, 구조식은 ‘O=C=O’입니다. 

오늘은 원소와 화학식에 관한 기본적인 개념에 대해 알아보았는데요. 다음 시간에는 원소에 대해 좀 더 자세히 알아보겠습니다.

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