Transcript 화학반응의 종류와 용액의 화학량론

제4장
화학반응의 종류와 용액의 화학량론
1
Aqueous Solutions


Water is the dissolving medium, or solvent
Some Properties of Water




Water is “bent” or V-shaped
The O-H bonds are covalent
Water is a polar molecule
Hydration occurs when salts dissolve in water
2
Aqueous Solutions


극성 물 분자는 염의 양이온 및 음이온과 반응하여
용해과정을 도와준다
이온성 물질들의 물에 대한 용해도의 차이는 이온들
간의 인력의 세기와, 이온들의 물 분자에 대한 인력의
크기에 의존한다
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왜 에탄올은 물에 잘 녹을까?

알코올 분자에는 물 분자에서처럼 극성 O-H 결합이
있기 때문에 물에 잘 녹는다


“비슷한 것은 비슷한 것을 녹인다”
지방 분자는 비극성이어서 극성인 물 분자와 효과적인 상호
작용을 할 수 없기 때문에 물에 잘 녹지 않는다
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용액의 특성

A Solute




dissolves in water (or other “solvent”)
changes phase (if different from the solvent)
is present in lesser amount (if the same phase as
the solvent)
A Solvent


retains its phase (if different from the solute)
is present in greater amount (if the same phase as
the solute)
5
전기 전도도

전류를 흐르게 하는 능력





센 전해질
약한 전해질
비전해질
용액에서 전류가 흐르는
정도는 존재하는 이온수
에 비례
Electrical conductivity
of aqueous solutions
6
Electrolytes

Strong - conduct current efficiently



물에 녹았을 때 완전히 이온으로 분리되는 물질
물에 녹는 염, 센 산, 센 염기
NaCl, HNO3
7
Acids

Strong acids : dissociate completely to produce
H+ in solution



hydrochloric and sulfuric acid
HCl(aq) is completely ionized
Weak acids : dissociate to
a slight extent to give H+ in
solution

acetic and formic acid
8
Bases

Strong bases : react completely with water to
give OH- ions.


sodium hydroxide
Weak bases : react only
slightly with water to give
OH- ions.

ammonia
9
Electrolytes

Weak - conduct only a small current




물에서 약하게 이온화하는 물질
The reaction of NH3 in water
Acetic acid (HC2H3O2)
Non - no current flows


물에 녹아서 이온을 생성하지 않는 물질
pure water, sugar solution
10
Molarity

Molarity (M) = moles of solute per volume of
solution in liters:
moles of solute
M  molarity 
liters of solution
6 moles of HCl
3 M HCl 
2 liters of solution
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표준용액

표준용액 : 농도를 정확히 알고 있는 용액

Steps involved in the preparation of a standard
aqueous solution
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Common Terms of Solution
Concentration

묽힘




진한 형태로 된 용액(저장용액)에 물을 첨가해서 원하
는 몰 농도의 용액을 얻는다
Stock : routinely used solutions prepared in
concentrated form.
Concentrated : relatively large ratio of solute to
solvent (5.0 M NaCl)
Dilute : relatively small ratio of solute to solvent
(0.01 M NaCl)
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피펫


주어진 용액의 부피를 정확히 측정하
여 옮기는 기구
부피피펫



한 가지 부피만을 정확히 측정
표시선 까지 액체를 채운 후, 피펫에 나
타낸 부피를 옮긴다
측정피펫

눈금이 새겨져 있어 액체의 부피를 정확
히 잴 수 없다 (5mL, 10mL, 25mL)
14
묽힘

물에 의한 묽힘은, 용질의 몰수를 변화시키지 않는다

M1×V1 = 묽힘 전의 용질 몰 수
= 묽힘 후의 용질 몰 수 = M2×V2
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Types of Solution Reactions

Precipitation reactions


Acid-base reactions


AgNO3(aq) + NaCl(aq)  AgCl(s) + NaNO3(aq)
NaOH(aq) + HCl(aq)  NaCl(aq) + H2O(l)
Oxidation-reduction reactions

Fe2O3(s) + Al(s)  Fe(l) + Al2O3(s)
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Precipitation reactions


두 용액이 섞일 때, 흔히 불용성 물질이 만들어 진다. 즉
고체가 용액 내에서 만들어져 분리된다
Ba(NO3)2(aq) + K2CrO4(aq)  products
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Precipitation reactions

Ba(NO3)2(aq) + K2CrO4(aq)  BaCrO4(s) + 2KNO3(aq)
18
Precipitation reactions

AgNO3(aq) + KCl(aq)  AgCl(aq) + KNO3(aq)
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Simple Rules for Solubility






Most nitrate (NO3-) salts are soluble.
Most alkali (group 1A) salts and NH4+ are soluble.
Most Cl-, Br-, and I- salts are soluble (NOT Ag+,
Pb2+, Hg22+)
Most sulfate salts are soluble (NOT BaSO4, PbSO4,
HgSO4, CaSO4)
Most OH- salts are only slightly soluble (NaOH, KOH
are soluble, Ba(OH)2, Ca(OH)2 are marginally
soluble)
Most S2-, CO32-, CrO42-, PO43- salts are only slightly
soluble.
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Describing Reactions in Solution

분자반응식(Molecular equation)



전체이온반응식(Complete ionic equation)



reactants and products as compounds
AgNO3(aq) + NaCl(aq)  AgCl(s) + NaNO3(aq)
all strong electrolytes shown as ions
Ag+(aq) + NO3-(aq) + Na+(aq) + Cl-(aq)  AgCl(s) +
Na+(aq) + NO3-(aq)
알짜이온반응식(Net ionic equation)



show only components that actually react
Ag+(aq) + Cl-(aq)  AgCl(s)
Na+ and NO3- are spectator ions
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Stoichiometry Steps for
reactions in solution
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Performing calculations for
acid-base reactions
※ 산-염기 반응은 흔히 중화반응(neutralization reaction)이라 한다
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Key Titration Terms

적정




농도를 알고 있는 용액(적정시약)을 뷰렛으로부터, 분
석하려는 물질의 용액(분석시약)에 가하여, 적정시약에
포함된 물질이 분석시약과 반응하도록 한다
당량점(Equivalence point) : enough titrant added to
react exactly with the analyte
종말점(Endpoint) : the indicator changes color so
you can tell the equivalence point has been
reached
지시약의 색이 실제로 변화하는 점을 적정의 종말점이
라 한다
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Key Titration Terms


산-염기의 적정
용액의 표준화
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oxidation-reduction

산화-환원 반응



반응중에 한 개 이상의 전자가 이동하는 반응
2Na(s) + Cl2(g)  2NaCl(s)
산화상태(oxidation state, 산화수)

산화-환원 반응에서 전자 이동을 알아낼 수 있는 방법을 제시
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산화수
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산화-환원 반응의 특징

산화(oxidation)


환원(reduction)




산화상태의 감소(전자를 얻음)
산화제 - 전자받개
환원제 - 전자주개
2Na(s) + Cl2(g)  2NaCl(s)



산화상태의 증가(전자를 잃어버림)
Na  산화 / 환원제
Cl2  환원 / 산화제
산화와 환원은 항상 동시에 일어난다
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Balancing by Half-Reaction Method


Write separate reduction, oxidatio reactions
For each half-reaction:







Balance
Balance
Balance
Balance
elements (except H, O)
O using H2O
H using H+
charge using electrons
If necessary, multiply by integer to equalize
electron count.
Add half-reactions.
Check that elements and charges are balanced
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Half-Reaction Method Balancing in Base




Balance as in acid
Add OH- that equals H+ ions (both sides)
Form water by combining H+, OHCheck elements and charges for balance.
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