Transcript 화학반응식
제 2 장 화학반응식 2.1 화학반응과 화학반응식 용어설명 화학반응식(chemical equation, 혹은 화학방정식): 화학적 변화를 간단한 식으 로 표시한 것으로 반응물과 생성물의 종류와 상태, 상대적인 몰 수 등을 표시한 다. 반응물(reactant): 반응하는 물질, 화학적 변화가 일어나기 전의 물질로 화살 표 왼쪽에 표시 생성물(product): 반응물이 화학적 변화를 거쳐 만들어진 물질로 화살표 오른 쪽에 표시 계수(coefficient): 반응물과 생성물 앞에 숫자로 표시하며 반응에 관련된 몰 수를 표시한다. 균형반응식(balanced equation): 반응물과 생성물의 계수를 맞추어 화살표 양 쪽의 원자 종류와 수가 같도록 맞추어진 상태 2.1 화학반응과 화학반응식 균형화학반응식 원칙 단계 1. 첫째 불균형 반응식을 쓴다. 그리고 관여한 각 물질에 대한 정확한 화학식을 주의하여 쓴다. 단계 2. 반응물과 생성물의 화학식 앞에 계수를 분여 반응식을 균형화하여 화살표의 양쪽에 각기 같은수의 원자가 있도록 한다. 2.2 화학반응식에 의한 계산 C2H5OH + 3O2 → 2O2 + 3H2O 1분자 C2H5OH + 3분자 O2 → 2분자 O2 + 3분자 H2O 원소의 원자들이 화합물로 결합하는 비는 정확하게 원자들의 mol수 결합하는 비와 같음 (원자비=mol수비) 분자들이 반응하거나 생성하는 비는 이물질의 mol수가 반응하거나 생성 하는 비와 같음 1mol C2H5OH + 3mol O2 → 2mol O2 + 3mol H2O 2mol C2H5OH + 6mol O2 → 4mol O2 + 6mol H2O 화학반응식의 계수는 어떤 물질이 반응하는 mol수나 다른 물질을 생성하는 mol비를 제공한다 2.3 한계반응물의 계산 한계 반응물: 두 개 이상의 반응물 중에서 반응이 진행될 때, 먼저 고갈되는 반응물 한계 반응물의 선택 1. 반응 비율은 문제 안에 주어진 양을 갖는 두 반응물들을 포함하여야 한다. 2. 필수적 반응 비율과 유효한 반응비율 모두 같은 순서로 계산하기만 한다면 어떤 방법이든지 문제가 되지 않는다. 예로 H2 5mol 과 O2 1mol을 섞어 다음 반응식에 따라 반응이 일어난다고 하자. 2H2 + O2 → 2H2O 1mol의 O2와 2mol의 H2가 반응하고 3mol의 H2가 남음 → O2가 한계반응물(limiting reactant) 2.4 이론 수득률과 백분수득률 이론수득률(theoretical yield) : 반응에서 부반응이 일어나지 않고 오직 생 성물만 얻을 수 있는 최고 수득률(계산에 의한 양) 실제수득률(actual yield) : 주어진 실험으로부터 실제 얻은 생성물의 양 퍼센트 수율 = 생성물의 실제 수율/생성물의 이론적 수율 × 100% 2.5 용액중의 반응 용액(solution) = 용질(solute) + 용매(solvent) 수용액(aqueous solution);용매가 물인 경우 진한용액(concentration solution) 묽은용액(dilute solution) 질량 퍼센트(％) 용질 퍼센트=용질질량/용액질량Χ100％ 용질퍼센트=용질질량/(용질질량+용매질량)Χ100％ 몰농도 몰농도=용질의 mol수/용액의L수 [예제] 2.7 용액중의 반응 [몰농도 예제] 2.6 용액의 묽힘 용액의 부피(L)와 M농도를 곱하면 용액 안의 용질의 양을 구할 수 있다. V1M1=V2M2(단지 희석을 위함) [예제] 2.7 용액의 화학양론 2.8 원소들의 몇가지 성질 금속 : 광택, 퍼짐성, 늘임성, 원소의 70%이상이 금속 퍼짐성(malleability) : 망치로 두드렸을때 변형되는 성질 늘임성(ductility) : 서로 반대방향으로 잡아당겼을때 늘어나는 성질 비금속 : 광택이 없고 펴짐성, 늘임성 없음 (산소, 질소) 준금속 : 규소(Si), 비소(As), 인티몬(Sb) 2.9 원자에 대한 현대적 관점 원자의 원자번호(atomic number)이라 부르는 핵속의 양성자가 원자가 전기적으로 중성이 되기 위해 갖는 전자수는 같다 (양성자=전자수) 핵속에 있는 양성자와중성자의수에 따라 원자의질양이 결정됨 동위원소(isotope): 원자번호는 같으나 중성자 수가 다르다. -원자 번 호가 같으므로 같은 원소 질량수(mass number, A) : 중성자수 + 양성자 수 = Z + n 2.10 원자번호와 현대의 주기율표 현대의 주기율표 알칼리토금속 알칼리금속 할로겐족(영족기체) 2.12 산화-환원반응 산화(oxidation): 산화수가 증가한다. 전자를 잃는다. 환원(reduction): 산화수가 감소한다. 전자를 얻는다. 산화제(oxidant): 반응에서 다른 물질을 산화시키고 자신은 그 과정에서 환원된다. 환원제(reductant): 반응에서 다른 물질을 환원시키고 자신은 그 과정에서 산화된다. 산화-환원반응(oxidation-reduction reaction) = 산화환원반응(redox reaction) 2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s) 환원제 산화제 Mg → Mg2+ + 2e- (산화) O2 + 4e- → 2O2- (환원) 2.12 산화-환원반응 산화수 어느 화학종을 구성하는 원자의 산화상태를 나타내는 산화수는 결합되기 전의 원 자가 지닌 전자의 수에서 현재 가지고 있는 전자수를 빼면 구할 수 있다. 산화수 = 결합전 원자(자유원자)의 전자수 - 화학종 내에 있는 원자의 전자수 [산화수 정하는 규칙] 1. 모든 원자들의 산화수의 합이 화학종의 전하와 같다. (중성 분자의 경우 =0) 2. 결합되지 않은 원소(화합물이 아닌 원소 상태)의 산화수는 0이다. Cl2; (0) 3. 일원자 이온의 산화수는 그 이온의 전하와 같다. Na+; (+1) S2-; (-2) 4. 화합물에서 알칼리 금속 원자의 산화수는 항상 +1이다. 5. 화합물에서 알칼리토금속 원자의 산화수는 항상 +2이다. 6. 화합물에서 수소의 산화수는 +1이다. 다만 금속(특히 알칼리 금속, 알칼리토금속) 들과 수소만의 화합물에서의 산화수는 -1이다.(metal hydride) NaH, CaH2, AlBH4, LiAlH4 7. 화합물에서 산소의 산화수는 보통 -2이다. 다만 과산화물인 H2O2 경우는 -1이다. 8. 화합물에서 할로겐 원자의 산화수는 대부분 -1이다. 그러나 산소, 혹은 다른 할로 겐과의 결합에 서는 예외이다 2.13 화합물의 명명 금속과 비금속으로 이루어진 이성분 화합물 2.13 화합물의 명명 금속과 비금속으로 이루어진 이성분 화합물 이성분 산 산소 산 산성염 Report 연습문제 연습문제 연습문제 연습문제 연습문제 연습문제 연습문제 2-2 2-3 2-11 2-19 (a), (c), (d) 2-25 2-42 2-49 (a), (c)