대단원 정리	Ⅲ	변화와 다양성

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화학 변화

01. 지구와 생명의 역사에 변화를 가져온 화학 반응

① 광합성

반응	이산화 탄소 + 물 [eqn: REL -> {````빛에너지````} {}] 포도당 + 산소
광합성의 영향	광합성 생물 출현 ⇨ 대기 중의 산소 농도 증가 ⇨ 산호 호흡 생물 출현 ⇨ 산소가 자외선을 흡수하여 오존 생성 ⇨ 오존층이 생성되어 유해 방사선 차단 ⇨ 물속에 살던 생물들이 육지로 올라옴.

② 화석 연료의 연소

반응	화석 연료(C, H) + 산소 → 이산화 탄소 + 물 ➜ 많은 열 발생
이용	• 인류의 주요 에너지원으로 사용되었다. • 18세기: 석탄이 증기 기관의 연료로 사용되면서 산업 혁명이 일어나는 데 기여하였다. • 19세기 이후: 석유가 교통수단, 주택, 산업 등의 에너지원으로 사용되고 있다.

③ 철의 제련

반응	산화 철에서 산소를 떼어 낸다.
이용	• 제련 기술을 개발하여 철기 시대를 열었다. • 철은 단단하고 비교적 쉽게 가공할 수 있다. • 무기, 농기구, 화폐를 비롯하여 각종 생활용품, 전자 제품, 교통수단, 건축물, 우주 산업에 이르기까지 다양한 분야에 이용된다.

02. 산화와 환원으로 일어나는 다양한 변화

① 산화 환원 반응

산소	산화	산소를 얻는 것
	환원	산소를 잃는 것
전자	산화	전자를 잃는 것
	환원	전자를 얻는 것

② 산화 환원 반응의 동시성: 한 물질이 산화될 때 다른 물질은 환원되므로 산화와 환원은 항상 동시에 일어난다.

③ 여러 가지 산화 환원 반응

• 질산 은 수용액과 구리의 반응

➡구리줄에 은이 달라붙고, 용액이 푸른색으로 변한다.

• 광합성과 호흡

광합성	식물의 엽록체에서 빛에너지를 이용하여 이산화 탄소와 물로 포도당과 산소를 만든다.
호흡	미토콘드리아에서 세포 호흡으로 포도당과 산소가 반응하여 이산화 탄소와 물이 생성된다.

• 메테인(도시가스의 주성분)의 연소

• 철의 제련

코크스의 산화
산화 철(Ⅲ)의 환원	철광석에 들어 있는 산화 철(Ⅲ)이 일산화 탄소와 반응하여 철로 환원된다.

03. 우리 주변의 산과 염기

① 산과 염기

산	염기
물에 녹아 H+을 내놓는 물질	물에 녹아 OH-을 내놓는 물질
• 산 수용액은 전류가 흐른다. • 산 수용액은 마그네슘과 반응하면 수소 기체가 발생하고, 탄산 칼슘과 반응하면 이산화 탄소 기체가 발생한다. • HCl → H+ + Cl- H2SO4 → 2H+ + SO42- • 산의 공통적인 성질을 나타내는 이온 확인 실험 • 산성 물질: 식초, 신맛이 나는 과일, 탄산음료	• 염기 수용액은 전류가 흐른다. • 염기 수용액은 마그네슘, 탄산 칼슘과 반응하지 않는다. • 염기 수용액은 단백질을 녹이는 성질이 있다. • NaOH → Na+ + OH- Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH- • 염기의 공통적인 성질을 나타내는 이온 확인 실험 • 염기성 물질: 비누, 하수구 세정제, 유리 세정제, 제산제

② 지시약: 액성에 따라 색이 변한다.

지시약	산성	중성	염기성
리트머스 종이	푸른색→붉은색		붉은색→푸른색
메틸 오렌지 용액	붉은색	노란색	노란색
페놀프탈레인 용액	무색	무색	붉은색
BTB 용액	노란색	초록색	파란색

04. 중화 반응의 이용

① 중화 반응: 산과 염기가 반응하여 물이 생성되는 반응으로, 산의 수소 이온(H+)과 염기의 수산화 이온(OH-)이 1 : 1의 개수비로 반응한다.

알짜 이온 반응식: H+ + OH- → H2O

□ 묽은 염산(HCl)과 수산화 나트륨(NaOH) 수용액의 중화 반응

② 중화 반응에서의 온도 변화: 중화열이 발생하므로 산과 염기가 반응하면 혼합 용액의 온도가 높아진다. ➡ 반응하는 H+과 OH-의 수가 많을수록 중화열이 많이 발생하므로 온도가 높아진다.

③ 중화 반응과 이온 수 변화

□ 일정량의 묽은 염산에 수산화 나트륨을 조금씩 넣을 때 이온 수(개)와 용액의 액성

모형
H+ 수	2	1	0	0
Cl- 수	2	2	2	2
Na+ 수	0	1	2	3
OH- 수	0	0	0	1
액성	산성	산성	중성	염기성

④ 생활 속의 중화 반응: 레몬으로 생선 비린내 제거하기, 속이 쓰릴 때 제산제 복용하기, 벌에 쏘였을 때 암모니아수 바르기, 산성화된 토양에 석회 가루 뿌리기, 양치질 등

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생물 다양성과 유지

01. 지질 시대의 환경과 생물 다양성

① 지질 시대: 약 46억 년 전 지구가 탄생한 후부터 현재까지를 지구 환경의 급격한 변화를 기준으로 구분한다.

선캄브리아 시대 ➜ 고생대 ➜ 중생대 ➜  신생대

② 화석을 이용한 과거 해석

고생대	삼엽충, 방추충 등
중생대	암모나이트, 공룡 등
신생대	화폐석, 매머드 등

따뜻하고 습한 숲	고사리
따뜻하고 얕은 바다	산호

③ 지질 시대의 환경과 생물

선캄브리아 시대	⦁남세균이 출현하여 광합성을 시작하였다. ⦁최초의 다세포 생물이 출현하였다.
고생대	⦁오존층이 형성되어 생물이 육상으로 진출하였다. ⦁양서류와 양치식물이 출현하였다.
중생대	⦁전반적으로 기후가 온난하였다. ⦁파충류가 번성하였다.
신생대	⦁현재와 비슷한 수륙 분포를 이루었다. ⦁포유류가 번성하였다.

④ 생물의 진화와 멸종: 생물은 환경에 적응하는 방향으로 진화하며, 환경에 적응하지 못한 생물은 멸종한다.

02. 자연 선택과 생물의 진화

① 진화: 생물이 오랜 시간 동안 환경에 적응하여 변화하는 현상

② 다윈의 자연 선택설

과잉 생산과 변이	• 과잉 생산: 생물은 주어진 환경에서 살아남을 수 있는 것보다 많은 수의 자손을 낳는다. • 변이: 같은 종의 개체들 사이에는 형태, 습성, 기능 등 형질이 조금씩 다른 변이가 존재한다.
생존 경쟁	개체 사이에는 먹이, 서식지 등을 확보하기 위해 생존 경쟁이 일어난다.
자연 선택	환경에 적응하기 유리한 변이를 가진 개체가 더 많이 살아남아 자손을 남긴다.
진화	자연 선택 과정이 오랜 시간 동안 누적되어 진화가 일어난다.

③ 변이가 나타나는 원인: 축적된 돌연변이, 생식세포의 조합

④ 변이와 자연 선택

• 같은 변이라도 환경에 따라 자연 선택의 결과가 달라지기도 한다. □ 말라리아가 자주 발생하는 아프리카 일부 지역에서는 낫 모양 적혈구를 가진 사람의 비율이 다른 지역보다 높다.

• 환경의 변화는 자연 선택의 방향에 영향을 준다. □ 항생제를 지속적으로 사용하면 항생제 내성 세균 집단이 형성된다.

▲ 항생제 내성 세균 집단의 형성 과정

03. 생물 다양성의 중요성과 보전 방안

① 생물 다양성

유전적 다양성	같은 종이라도 하나의 형질을 결정하는 유전자가 서로 달라 다양한 형질이 나타나는 것 □ 터키달팽이의 다양한 껍데기 무늬와 색
종 다양성	• 한 생태계에 얼마나 많은 종이 고르게 서식하는가를 나타내는 것 • 종 다양성이 높을수록 생태계가 안정적이다.
생태계 다양성	• 어느 지역에 존재하는 생태계의 다양한 정도 • 생태계가 다양할수록 종 다양성과 유전적 다양성도 높아진다.

▲ 생물 다양성

② 생물 다양성: 생물 다양성이 높을수록 생태계 평형이 안정적으로 유지되며, 생물 자원이 풍부해진다.

③ 생물 다양성 감소 원인:서식지 파괴, 동식물의 남획과 포획, 외래종 유입, 환경 오염

④ 생물 다양성 보전을 위한 노력

개인적 노력	자원과 에너지 절약, 정부 정책에 참여
사회적ㆍ 국가적 노력	국립 공원 지정 및 관리, 멸종 위기 생물종 복원 및 희귀종 보호
국제적 노력	생물 다양성 보전을 위한 국제 협약 체결