아낌없이 주는 나무

【 목 차 】

1. 분자의 루이스 구조

2. 전자쌍 반발 이론

3. 결합각과 분자의 구조

4. 극성분자와 무극성 분자

5. 분자간 힘

​

1. 분자의 루이스 구조

단계 1. 분자에 있는 전체 원자가 전자의 수를 구한다.

단계 2. 원자 사이를 단일 결합으로 연결한다.

    (중심원자는 수소를 제외하고 전기음성도가 제일 낮은 원자로 정하고 2주기 원소들을

    팔전자 규칙을 만족하도록 결합수를 정한다. 붕소(B)는 예외적으로 전자 결핍이 되고,

     3주기 이상의 원소들은 d오비탈의 영향으로 확장된 팔전자 규칙을 따르기도 한다)

단계 3. 단계1 에서 구한 전체 원자가 전자 수로 부터 결합에 이용한 원자가 전자수를 뺀

     나머지 전자들을 전기 음성도가 큰 말단 원자에 할당하여 팔전자 규칙을 정한다.

단계 4. 단계 3 이후에도 할당되지 않고 남은 전자가 있다면 중심 원자에 배치한다. (중심

     원자가 3주기 이상이면 전자를 8개 보다 많이 가질 수 있다!!!)

단계 5. 만약 중심원자가 팔전자 규칙을 만족하지 못한다면 다중결합을 만든다.

​

▣ 14족 C - 4, 15족 N - 3, 16족 O - 2, 17족 F - 1 이 있다면 이 때 중심원자를 전기

      음성도가 제일 낮은 우너자로 정한다는 것은 위 원소중에서는 탄소(C)가 전기음성도가

      제일 낮으니까 결합을 제일 많이 할 수 있는 원소를 가운데 넣는다.

▣ 팔전자 규칙을 따르는데 예외로 붕소(B)는 최외각 전자껍질의 전자수가 3개 인데 최외

     각 전자가 6개만 있어도 안정을 취하는 특이한 원소이다.

  예 ) SF4

        SF4 ⇒ S : 6개 F4 : 7 × 4 =28, ∴ 6 + 28 = 34 (최외각 전자 합계)

   이 3 원소를 단일결합을 시키자. 단일결합이 2개 이므로 2×2=4, 4개의 전자를 사용했으

   므로 10-4=6, 6개 전자가 남았다. 남은 6개 전자는 전기음성도가 가장 큰 원소를 주라고

   했고 전기음성도는 F-O-N 순이므로 질소(N)에 전자를 배치한다.

   질소(N)에 전자를 배치하고 보니 탄소(C)는 결합수가 4개이어야 하는데 2개 밖에 없으

   므로 질소(N)의 최외각 전자 4개를 이용하여 탄소(C)와 질소(N)간에 공유결합을 한다.

   이렇게 공유 결합을 하면 탄소(C)와 질소(N)간에 3중 결합을 하게 되고 탄소(C)와 질소

   (N) 모두 팔전자 규칙을 만족 시키게 된다.

​

◈ CO2의 분자구조에 대하여 알아 보자.

   CO2 : 원자가 전자수는 C - 1×4, O - 6×2, 합하면 4+12 = 16개이다.

   전자결합수는 C - 4, O - 2 이므로 결합수가 많은 탄소(C)를 중심에 둔다.

   결합수가 2개 이므로 2×2=4, 전자 4개를 사용했으므로 16-4=12개가 남았다.

    전기음성도가 높은 산소(O)에 남은 전자 12를 산소(O)에 배치하여 팔전자 규칙을 만족하

    자. 그런데 이렇게 하면 탄소(C)는 팔전자 규칙을 만족하지 못하여 2개의 산소(O)의 전자

    2개씩 4개를 이용하여 탄소(C)와 산소(O)간 공유결합을 하면 탄소(C)와 산소(O)는 이중

    결합이 되고 둘 다 팔전자 규칙을 만족하고 탄소(C)의 결합수도 맞출 수 있다.

◈ CH4O의 분자구조에 대하여 알아 보자.

    CH4O : 원자가 전자수는 C-4×1, H-1×4, O - 6×1, 합하면 4+4+6 = 14개이다.

    전자결합수는 C - 4, H - 1, O -2 이므로 결합수가 많은 탄소(C)를 중심에 둔다.

    단일 결합이 5개이므로 전자 5×2=10개를 사용했으므로 14-10은 4개 남았다.

    산소의 전기음성도가 가장 크므로 남은 전자 4개를 산소(O)원자에 배치한다.

    이렇게 하면 탄소(C), 수소(H), 산소(C) 모두 결합규칙을 만족하게 된다.

​

◈ C2H2의 분자구조에 대하여 알아 보자.

    C2H2 : 원자가 전자수는 C-4×2, H-1×2, 합하면 8+2 = 10개이다.

    전자결합수는 C - 4, H - 1 이므로 결합수가 많은 탄소(C)를 중심에 둔다.

   단일 결합수가 3개이므로 3×2=6, 6개의 전자를 사용하였으므로 10-6=4, 4개의

   전자가 남는다. 남은 4개 전자를 전기음성도가 큰 탄소(C) 원소에 각각 2개씩을

   배치하면 탄소의 팔전자 규칙을 만족한다. 그런데 탄소의 결합수는 4개이므로

   부족한 4개를 탄소(C) 원자의 최외각 전자 2개씩을 활용하여 탄소(C)-탄소(C)의

   공유결합을 하면 3중 결합을 하게 된다.

​

가. Review : 전자구름 배열 및 분자 모형을 결정하는 단계

   ① 분자 또는 다원자 이온의 Lewis 구조를 그린다.

   ② 중심원자의 전자구름수를 센다.

   ③ VSEPR 모델을 적용하여 전자구름의 기하구조를 결정한다.

   ④ 원자핵 사이를 연결하여 분자의 모양을 결정한다.

​

[루이스 분자 구조와 분자의 모양과 어떤 관계가 있는지 알아 봅시다]

가. CH2O

 ◈ CH2O의 분자모양에 대하여 알아 보자.

      CH2O : 원자가 전자수는 C-4×1, H-1×2, O-6×1 합하면 4+2+6 = 12개이다.

      전자결합수는 C - 4, H - 1, O-2 이므로 결합수가 많은 탄소(C)를 중심에 둔다.

    단일 결합이 3개 이므로 3×2=6, 6개 전자를 사용했으므로 12-6=6, 6개의 전자가 남고

    남은 전자 6개를 전기음성도가 높은 산소(O)에 배치한다. 그런데 탄소의 결합수 4개를

    맞추기 위해 산소의 최외각 전자 2개를 탄소(C)와 공유결합을 하게 되면 탄소(C)와 산소

    (O)는 2중 결합을 하게 된다.

​

    여기에서 중심원자 탄소(C)를 중심으로 전자구름을 보면 중심원자 탄소 주위에 이렇게

    이중결합- 뚱뚱한 전자결합이 하나 있고 단일결합 - 가느다란 전자구름이 2개가 있다.

    결국 탄소 주위에는 3개의 전자구름이 있다. 이들 전자 구름간에는 반발력이 있게 된다.

    이 전자구름간에는 반발력이 작용하여 가장 멀리 있으려고 하고 가장 멀리 있으려면

    평면 삼각형 모양이 되고 아래 그림과 같이 있게 된다.

    전자구름의 기하구조를 결정하려고 하는데 이들간에는 서로 멀리 있으려 하니까 평면

    삼각형 모양이 되고 이 때 이 분자의 모양은 언제나 전자구름을 이렇게 배열해 놓고

    분자의 모양은 원자의 핵과 핵 사이를 결합하는 것이 분자 모양이다.

    따라서 CH2O의 분자모양은 평면 삼각형 모양이 된다.

​

예제) 다음 각 화합물 들에 대해 전자구름의 기하 구조와 분자모양을 정하시오.

  [ SO3 와 ICl4- ]

  ▣ SO3

       SO3 의 원자가 전자수는 S- 6, O3 - 6×3 합하여 6 + 18 = 24 이다.

       황(S)보다 산소(O)가 전기음성도가 크므로 S보다 O가 위에 있게 되므로 S를 중심에 둔다.

    단일 결합이 3개 이므로 3 × 2 =6, 6개 전자를 사용하였으므로 24 - 6 = 18, 18개의 전

    자가 남는다. 남은 전자 24개를 전기음성도가 높은 높은 산소(O) 원자 3개에 배치한다.

    그런데 이렇게 되면 황(S)은 최외각 전자가 6개 밖에 되지 않는다. 이를 해결하기 위하여

    산소(O) 원자 3개 중 하나의 원자의 최외각 전자 2개를 이용하여 황(S)와 산소(O)간의

    공유결합을 하는데 사용한다. 따라서 황(S)와 산소(O)간에 이중결합 하나가 생긴다.

    이런 구조상에서 분자의 모양을 결정하라 하면 분자 모양은 전자의 구름형태를 본다고

    했다. 중심원자의 황(S)를 중심으로 보면 전자구름은 3개가 된다. 전자구름 간에 반발력

    이 있어 서로 멀리 떨어져 있으려고 하니까 평면 삼각형 모양이 된다.

    즉, 분자모양은 원자 핵과 핵 사이의 평면 삼각형이 된다.

​

▣ ICl4-

    ICl4- 의 원자가 전자수는 I 아이오딘에 Cl 이 4개 있고 마이너스(-) 이온이다.

    이런 경우 아이오린이 마이너스(-), 아이오딘은 제일 바깥 껍질의 전자가 7개이다. Cl은

    원래 제일 바깥 껍질의 전자가 7개인 원소가 4개 있다. 그런데 이것이 마이너스(-) 이온화

    되었다고 하니까 전자가 하나 더 있는 것이다.

    그러므로 원자가 전자수는 C-7, Cl4 - 7×4+1 합하여 7+29 = 36개가 된다.

    여기에서 I 와 Cl 을 비교해 보면 전기 음성도가 F - Cl - Br - I 순이므로 Cl이 I 보다 전기

    음성도가 크다. 그러므로 I 가 중심원자가 되어야 한다.

    남은 전자 28개를 전기 음성도가 높은 Cl에 배치를 하면 28-24=4개의 전자가 남게 된다.

    그런데 남은 전자 4개는 마이너스(-) 이온에 의하여 들어 온 전자는 중심원자에 들어가야

    한다. 왜냐하면 Cl은 7개가 단일 결합하는 방법 밖에 없기 때문이다.

    I 와 Cl간 단일 결합을 하면 결합수가 4개 이므로 4×2=8, 8개의 전자를 사용했으므로

    36-8=28개의 전자가 남게 된다.

    남은 전자 28개를 전기음성도가 높은 염소(Cl) 원자 4개에 배분한다.

    이제 남은 전자 4개를 중심원자 아이오딘(I) 에 배치한다. 아이오딘(I) 은 5주기 원자이므

    로 중심원자에 전자를 배치할 수 있다. 3주기 이상의 원소에는 전자가 들어 갈 영역이 넓어

    서 남은 전자를 중심 원자에 줄 수 있다.

    전자 구름을 보면 평면 사각형 전자구름이 있고 또한 아이오딘(I) 위 아래에 전자구름이 있

    는 모양이 된다. 아이오딘(I) 위 아래에 전자구름은 분자 모양을 나타낼 때는 나타나지 않는

    다. 분자모양은 원자핵과 핵 사이의 관계를 나타내는 것이기 때문이다.

    따라서 분자 모양은 평면 사각형 모양이 된다.

나. 중심원자 주위의 전자구름 배열

▣ 분자의 모양은 위 그림과 같은 모양이다. 중심원자를 중심으로 주변에 결합이 2개 있으

    면 직선형 모양이 되고 3개면 삼각평면형, 4개면 정사면체, 5개면 3개는 평면 삼각형을

    이루고 2개는 위·아래 쪽으로 삼각뿔 형태를 이룬다. 삼각쌍뿔의 경우에는 평면삼각형

    의 경우 내각이 120°를 이루는데 위·아래 삼각뿔은 평면과 90°의 각도를 이룬다.

    따라서 평면은 넓게 퍼져 있어 반발력이 적게 작용한다. 이렇게 전자구름의 반발력이 차

    이가 있어 결합각이 큰 곳에 비공유 전자쌍이 있기 좋고 더 좋은 것은 위·아래 각도가

    90° 에 들어가도 좋다. 이것이 바로 '전자쌍 반발이론'이다.

​

다. 전자구름 배치 vs 분자 모양

  ▣ 중심 원자 주위의 전자구름 (결합과 고립 전자쌍 또는 홀전자)의 배열인 전자구름 기하

      구조와 결합된 원자의 배열인 분자의 모양은 다르다 !!!)

  ▣ 분자 모양의 결정법

    ① 분자의 루이스 구조를 그린다.

    ② 중심원자 주위의 전자구름을 VSEPR 이론에 맞춰 배치한다.

    ③ 분자를 구성하는 원자의 핵들을 연결하여 분자모양을 결정한다.

    ※ 전자 구름이 고립 전자쌍인 경우에는 결합각이 작아져서 반발력이 커질 수 있다.

CH4 의 경우에는 전자구름 4개가 모두 단일 결합으로 정사면체로 결합각이 모두 109.5°

로 동일하다. NH3는 삼각뿔 형태로 위에 비공유 전자쌍이 있어 가느다란 전자쌍이 비공유

전자들을 끌어 당겨 결합각이 109.5°에서 107°로 줄어든다.

H2O는 넓게 펼쳐진 비공유 전자쌍이 2개가 있다. 비공유 전자쌍은 공유전자쌍에 끌어 당

겨져서 결합각이 104.5°로 줄어든다.

분자의 모양이 굽은 모양이 되는 이유는 분자의 모양은 핵과 핵 사이를 연결하는 선이다.

비공유 전자쌍이 있는 곳은 전자 구름이 있어서 이 공간에는 다른 전자가 들어 오지 못하게

하는 공간의 영역을 나타내지만 실제 분자의 모양은 핵과 핵 사이를 연결한 선이 분자의

모양이기 때문에 연결선 2개가 만들어지는 굽은 모양의 평면이 존재하게 되는 것이다.

​

3. 결합각과 분자 구조

가. 5개의 전자구름 : PCl5, SF4, ClF3, I3-

 ◈ PCl5

   인(P)은 최외각 전자가 5개, 염소(Cl)는 최외각 전자가 7개인데 원자가 5개 이므로

   전체 최외각 전자수는 5 + 7 × 5 = 40 개가 된다.

   결합수가 많은 P를 중심에 둔다.

  ▣ 5개의 전자구름은 평면 삼각형 위·아래에 전자구름이 있는 형태이다. 이런 분자구조를

      '삼각쌍뿔'이라고 한다.

  ▣ 결합각 90°가 120° 보다 반발력이 더 세게 작용하므로 결합각 90°에 있는 염소(Cl)이

       더 멀어져서 "정몇몇면체"가 아니고 삼각쌍뿔이라고 한다.

​

◈ SF4

   S는 최외각 전자가 6개이고 F는 4개 이므로 결합수 4개를 하면 S의 비공유 전자 2개가

    남는다. 따라서 비공유 전자쌍이 1개가 남게 된다.

     전자쌍 중 가느다란 공유전자쌍 보다 뚱뚱한 비공유 전자쌍이 반발력이 크다.

   비공유 전자쌍이 큰 반발력으로 공유 전자쌍을 옆으로 밀어서 치우친 전자쌍이 된다.

   이런 모양을 '시소형'이라고 한다.

​

◈ ClF3

   최외각 전자가 Cl은 7개이고 F가 3개가 결합하니까 단일결합은 3개이고 Cl의 비공유

   전자쌍은 2개가 된다.

  평면 삼각형에 있는 비공유 전자쌍 2개가 공유 결합 전자 구름을 밀게 된다. 분자 모양은

  원자 핵과 핵 사이를 연결하는 것이므로 공유 전자쌍 연결선이므로 굽은 T자형이다.

​

◈ I3-

  I는 최외각 전자가 7개인데 마이너스(-) 이온이므로 전자가 하나 더해져서 8개가 된다.

  이것은 I- 와 I2 가 결합한 형태가 된다. 따라서 단일 결합 1개, 비공유 전자쌍이 3개 된다.

  이 분자 모양은 평면 4각형에 위·아래에 수소(H) 단일결합이 있고 모두 결합각이 90°가

  된다. 분자 모양은 정팔면체가 된다.

​

◈ BrF6

  Br은 최외각 전자가 7개이며 F5 와 결합을 하니까 단일결합이 5개, 비공유 전자쌍이 1개가 있다.

  비공유 전자쌍은 위·아래 어디에 두어도 되는데 아래에 표기하는 것이 편하여 아래에 둔다.

  이 분자 구조는 사각뿔이라고 하는데 비공유 전자쌍이 평면 사각형 공유전자쌍 구름을

  위로 밀어 올리게 된다.

​

◈ XeF4

   Xe는 제논이라고 해서 비활성 기체이다.

   비활성 기체 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) 중에서 He, Ne, Ar은 안정된 기체로 반응을 하지

   않지만 Kr은 전자껍질이 4개, Xe은 전자껍질 5개, Rn은 전자껍질 6개이어서 플로우린

   처럼 반응성이 큰 물질과는 반응을 하게 된다.

   제논(Xe)은 최외각 전자가 8개이고 F4와 결합을 하므로 단일 결합이 4개, 비공유 전자쌍

   이 2개가 된다.

    분자 모양은 평면 사각형이고 위·아래에 비공유 전자구름이 있게 된다.

​

다. 분자유형과 기하구조의 관계

라. 이상적인 결합각과 편차

  ▣ 특정 전자구름은 다른 전자 구름 보다 이웃전자들과 더 잘 반발하기 때문에 이상적인

       결합각에서 벗어날 수 있음

  ▣ 고립 전자쌍은 결합전자쌍 보다 더 많은 공간(space)을 차지하여 반발력이 더 큼

  ▣ 다중 결합은 더 높은 전자밀도를 갖기 때문에 단일 결합 보다 반발력이 큼

4. 극성 분자와 무극성 분자

가. 분자의 기하구조와 극성

  ▣ 쌍극자 모멘트는 동일한 화학식을 갖지만 원자의 기하구조가 다른 분자(기하이성질체)

      를 구별하는 기준이 될 수 있다.

  예) 다이클로로 에틸렌 (C2H2Cl2)

  ※ 수소결합은 분자간의 결합이지만 마치 플러스(+), 마이너스(-) 이온 결합과 같이

     분자간의 결합이 매우 강하다.

  ▣ 수소가 전기음성도가 매우 큰 원소 (F,O,N) 들과 결합하면 전기음성도가 큰 F,O,N

      원자가 수소의 전자를 당기므로 수소의 양성자 값이 +0.85에서 +0.9 정도가 된다.

      이런 수소 옆에 비공유 전자쌍을 갖고 있는 F, O, N이 있으면 F, O, N의 마이너스(-)

      는 -0.8 ~ 0.85 정도가 된다. 이 때 수소(H)와 F, O, N이 서로 당겨져서 결합하는 것을

      수소결합이라고 하는데 이는 마치 이온 결합처럼 결합의 강도가 매우 강하다.

​

라. 분산력

  ▣ 분산력의 크기는 분자내에서 전자들이 얼마나 유동적인가에 의존

  ▣ 큰 분자가 더 쉽게 편극될 수 있어 더 큰 순간 쌍극자와 유발 쌍극자를 가지며 전체적으

      로 더 큰 분자간 인력을 나타냄

  ▣ 분산력은 무극성 분자들 사이에만 작용하는 것이 아니라 모든 분자들 사이에서 작용

【목 차】

1. 공유 결합

2. 전자점 구조

3. 팔전자 규칙

4. 전기 음성도

5. 결합의 극성과 분자의 극성

6. 공유결합 분자의 명명법

​

1. 공유결합 (Covalent bond)

가. 공유결합의 정의

  ▣ 원자가 공유결합을 하면 분자입자가 새로 생긴다.

  ▣ 플로우린 원자는 최외각 껍질에 전자가 7개가 있다.

      전자 8개를 채워야 안정이 되는데 플로우린 원자 2개가 서로 간에 최외각 전자

      하나씩을 서로 공유하기로 함에 따라 이들 전자 2개를 서로 딱 붙여 버린다.

      이렇게 전자가 서로 붙어 버린 형태를 분자라고 한다.

  ▣ 원자와 분자의 구별법은 물질을 구성하는 가장 작은 입자가 원자인데 반해 물의 고유성

      질을 띠는 가장 작은 입자를 분자라고 한다.

​

마. 공유결합의 종류

   ▣ 수소의 경우는 한쌍의 전자를 공유하므로 단일 결합이라고 한다.

   ▣ 다중결합은 이중결합과 삼중결합이 있다.

   ▣ 다중결합은 팔전자 규칙을 만들기 위해서 원자들이 전자 2쌍 이상을 공유해야 한다.

   ▣ 결합선, 이선으로는 전자 2개 즉 결합하나를 선하나로 표현하므로 결합선은 2개이다.

   ▣ 질소는 3개의 전자쌍, 질소는 최외각 전자껍질에 전자가 5개가 있는데, 원자간에 서로

        전자 3개씩을 공동 소유해야 팔전자 규칙을 충족시킨다. 이를 삼중결합이라 한다.

​

2. 전자점 구조 (Electron - dot structure)

가. 전자점 구조 또는 루이스 전자점 구조 (Lewis electron dot symbol)

   ▣ 원소기호 주위에 원자가 전자들 (Valence electrons)을 점으로 나타낸 기호

다. 전자점 구조의 예시

   ▣ 공유결합의 화합물을 분자라고 부른다.

   ▣ 고립 전자쌍 또는 비공유 전자쌍은 같은 말이다.

        공유전자쌍을 결합 공유 쌍이라고도 한다.

   ▣ 결합이 핵의 양성자가 전자를 한쪽으로 쏠리게 하면 극성 공유 결합이 되고 전자가 쏠리지 않으면

        무극성 공유결합이 된다.

   ▣ 극성 분자는 원자핵에 양성자가 N개가 되고 N개의 핵이 전자를 세게 당기게 된다.

   ▣ 극성분자를 보면 원자핵의 양성자가 전자를 세게 당기게 되니까 결국 알짜적으로 위쪽

        으로 당겨지니까 분자 하나로 보면 위가 마이너스(-)가 되고 아래가 플러스(+)가 된다.

        아래쪽이 파란색 (+)가 되고 위쪽은 빨간색 (-)가 된다. 이렇게 되면 원자들이 결합전자

       를 당기는 인력이 달라져서 전자구름이 한 쪽으로 쏠려서 분자 속에 플러스(+), 마이너

        스(-)가 나타나게 된다.

​

나. 무극성 분자

  ▣ 앞 원소가 플러스(+) 역할, 뒤 원소가 마이너스(-) 역할을 하고 뒤 원소에 ~화를 붙인다.

  ▣ 우리나라는 뒤 원소를 먼저, 다음 앞 원소를 부른다.

      ※ 영어는 앞 원소를 먼저 하고 뒤 원소는 ide를 붙인다.

  ▣ 각 원소의 접두사는 수치 접두사를 사용한다.

   [예제] 다음 질소 화합물의 이름은 무엇일까요 ?

   [예제] 다음 화합물의 체계적인 이름을 쓰시오.

    (1) PCl3 삼염화인

    (2) N2O3 삼산화이질소

    (3) P4O7 칠산화사인

    (4) BrF3 삼플루오린화 브로민 또는 트라이플루오린화 브로민

    ※ 관용적인 이름 H2O 물, H2O2 과산화수소 NH3 암모니아

        NH3는 원래 H3N이 맞는데 이런 경우 일진화삼수소라고 일컬어야 하는데

        관행적으로 암모니아라고 부른다.

【 목 차 】

1. 이온이란 ?

2. 이온결합물질의 특성

3. 이온결합물질 명명법

4. 다원자 이온

5. 전이 이온 금속의 명명법

6. 이온 결합 물질의 용해도 규칙

7. 금속 결합

​

1. 이온이란 ?

 가. 이온의 정의

▣ 양이온은 대부분 금속 Na+, 음이온은 대부분 비금속 Cl-

  ※ 대부분 금속이 양이온이 되고 비금속이 음이온이 되는 이유는 원자가 갖고 있는 최외각

      전자 때문이다.

      최외각 전자 중에서 실제 화학반응에 관여하는 것을 원자가 전자라고 하고

      최외각 전자는 18족 즉, 비활성 기체만 아니면 최외각 전자와 원자가 전자는 같다.

      나트륨(Na)은 최외각 전자가 1개 있고 염소는 제일 바깥 껍질의 전자가 7개 있으므로

      팔전자 규칙, 즉 화학자들이 아는 것 중에 가장 중요한 것은 왜 인지는 모르지만 모든 원

      자는 제일 바깥 껍질의 전자 8개를 맞추기 위해 노력하여 안정해지려고 한다는 것이다.

      금속들은 전자를 버릴려고 하는 것이 많아서 양이온이 되고

      비금속은 최외각 전자가 6~7개가 있으므로 주로 전자를 당겨 와서 음이온이 된다.

​

나. 이온이 만들어지는 이유

  ▣ 소듐의 경우에는 껍질이 3개인데 최외각 전자 1개를 잃어 껍질이 3개에서 2개로 줄어

      원자의 크기가 줄어 들고 즉, 양이온은 원자의 크기가 줄어든다.

  ▣ 음이온의 경우에는 껍질의 개수가 변하지는 않으나 염소를 예를 들면 염소는 껍질이

      3개 있는데 최외각 껍질에 전자가 7개 있는데 전자 1개를 당겨 와서 팔전자 규칙으로

      안정을 취하려 한다. 즉, 제일 바깥 전자껍질에 전자가 7개 있다가 8개가 되었으므로

      당초 전자 보다 전자수가 많아져 전자간의 반발력으로 껍질이 부풀어 올라 원자의

      크기가 확대된다.

[참  고]

 ▣ 이온화 에너지 vs 격자 에너지

   ⊙ 이온화 에너지 : 소듐(Na)이 전자를 하나 잃어서 Na+가 그냥 되는 것이 아니라 반드시

                                에너지가 들어 가야 이온화가 될 수 있다.

          즉, 원자에서 전자를 빼앗아서 원자를 양이온이 되게 하기 위해서는 에너지가 필요

          한데 이를 이온화 에너지 (Ionization Energy) 라고 한다.

          이온화 에너지는 외부에서 원자에 에너지를 주어야 하므로 흡수에너지이다.

          따라서 이온화에너지는 양의 값으로 표기된다. (흡열반응을 한다)

   ⊙ 격자에너지 (Lattice Energy) : 고체인 소금은 이온결합 (Nacl)이 되어 있다. 소금이

         결합되어 있는 것은 플러스(+)와 마이너스(-) 사이의 전기적인 인력 때문에 강하게

         결합되어 있는데 이 고체 상태의 이온 결합물질을 찢어서 기체 상태의 이온으로 만들

         때 소요되는 에너지를 말한다.

         이온결합 +와 -의 전기적인 인력을 이기고 고체상태의 플러스와 마이너스를 찢어서

         기체 상태의 이온으로 만들 때 에너지가 크게 소요되는데 이 에너지를 격자에너지

         (Lattice Energy)라고 한다.

         ELatt, 격자에너지도 흡열반응이므로 양의 값을 갖는다.

​

다. 주족 원소의 이온들

    ※ 이온 결합 물질은 분자로 떼어 낼 수 없으므로 화학식으로 표기한다.

​

나. 전기 전도성

  ▣ 고체 상태에서는 플러스 (+)와 마이너스(-)가 강하게 결합되어 전기가 통하지 않는다.

  ▣ 이온결합 물질을 액체 상태로 만들기 위해서는 전기를 통해 주면서 가열하여 녹여 주는

      과정이 필요하다. 이렇게 만든 액체 상태를 용융상태의 이온결합 물질이라고 한다.

      액체 상태에서는 플러스(+)와 마이너스(-) 이온들이 움직일 수 있으므로 전기가 통하

      고 물에 녹는 이온 결합 물질은 전기가 잘 통한다.

      따라서 사람도 몸에 소금, 나트륨 등 이온들이 있으므로 사람 몸도 전해질이 될 수 있다.

  ▣ 이온 결합물질은 플러스(+)와 마이너스(-)가 강하게 결합되어 있어 이를 분리시키는

      녹는 점, 끓는 점도 높을 수 밖에 없다. (분리를 저항하는 힘이 크기 때문이다)

  ▣ 분리된 분자가 존재하지 않기 때문에 이온 결합 물질을 구성하는 플러스 물질과 마이너

       스 물질의 구성비율로 나타낸다.

​

다. 전기 전도성 (이온결합물질 vs 공유결합물질)

나. 이온 결합 물질의 표기

   ▣ 명칭 뒤에 원소에 결합했다는 의미의 화를 붙이고 영어로는 ide를 붙인다.

   ▣ SO4 는 단원자 이온인데 다원자 이온의 결합에는 화를 붙이지 않는다.

​

다. 일반적인 단원자 이온의 이름

   ※ 소듐 = 나트륨, 플루오린화 = 불화, 아이오딘화 = 요오드화, 포타슘 = 칼슘

​

라. 일반적인 이종 원소 이온 결합물질의 명명법

   예제) 다음 이름을 가진 이온 결합물질의 화학식을 쓰시오.

4. 다원자 이온

가. 다원자 이온 : 전하를 띤 공유 결합 원자들의 결합

나. 중요한 다원자 이온의 이름

다. 다원자 이온이 들어 있는 이온 결합 물질의 명명법

  예제) 다음 화합물의 이름을 쓰시오.

     1) NaNO2 : 아질산 나트륨

     2) CaSO4 : 황산칼슘 ( = 석고)

     3) KNO3 : 질산칼륨

     4) MgSO3 : 아황산 마그네슘

​

다. 다양한 산소산 음이온 (옥소 음이온)이 있는 계열의 명명법

  ▣ 한 계열에 황산 - 아황산, 질산 - 아질산 이렇게 간단하게 끝나는 것이 아니고 4개씩

      들어가 있는 것에 대하여 알아 보자.

  ▣ ClO3- 가 염소산이면, 하나가 부족하면 아염소산, 2개 부족하면 하이포아 염소산 또는

      차아염소산이라고 칭하고 하나가 많아지면 고염소산 이라고 한다.

​

5. 전이 금속 이온의 명명법

가. 다양한 전하를 갖는 이온 : 전이 금속 이온

예제) 산화구리(Ⅰ)의 화학식을 쓰시오.

  ▣ 이온화 되었다는 것은 무질서도가 커졌다는 것을 의미한다. 또한 원소별로 입자가

      쪼개졌다는 것을 의미한다. 입자수가 많아지면 무질서도가 커진다.

      이를 엔트로피가 커진다고 말한다.

      자연계에서 반응은 엔트로피가 커지는 방향으로 이루어진다. 물에 설탕을 넣으면

      물과 설탕이 섞이게 된다. 즉, 엔트로피가 커지게 된다. NaCl의 경우에는 Na+,Cl-로

      쪼개지면 하나의 입자가 2개의 입자로 나뉘어지므로 입자수가 늘어 난다.

      결국 입자수가 커져서 무질서도 엔트로피가 커지게 된다.

  ▣ 물분자는 치환을 못하는데 이온화 되면 자유로이 이동하면서 치환하게 된다.

  ▣ 탄산칼슘의 경우에는 당기는 힘이 커서 물의 이동성이 줄어든다. CaCO3는 입자 1개에

       서 쪼개지면 Ca2+와 CO32-로 쪼개지는데 분자로 있을 때는 물분자 20개를 못 움직이

       게 하는데 이온화 하면 물분자 40개를 못 움직이게 한다.

  ▣ 용질의 입장에서는 이온화하면 입자가 많아졌지만 이온화하면 CaCO3의 경우 입자수

       가 2배로 늘어난 반면 물분자를 이동 못하게 하는 것은 4배로 늘어나므로 이온화하기

       전보다 오히려 무질서도 즉 엔트로피가 줄어 들게 된다.

나. 침전의 생성

다. 정리하기

▣ 금속결합은 예를 들어 구리(Cu) 덩어리를 예를 들면, 구리, 구리 전선을 만들 때 가정해

     보면, 구리 덩어리는 Cu2+가 되고 구리가 전자들을 잃어 버리게 된다. 이를 자유전자라

     고 해서 원자 궤도에서 이탈하여 원자가 전자를 잃어 버리기 쉬운데

     이 자유전자들이 돌아 다니면서 구리(Cu2+) 양이온 사이를 자유롭게 돌아 다닌다.

     그래서 금속결합을 전자 바다 모형이라고 한다.

      전자 바다에 양이온, 금속 양이온 들이 떠 있는 상태의 모양이라서 붙여진 이름이다.

      평소에는 이렇게 있다가 (전류가 흐르기 전) 이렇게 자유롭게 움직이면서 양이온을

      결합시키다가 전류가 흐르면 전류의 플러스(+) 쪽으로 전자들이 움직여서 열과 전기

      의 전도성이 좋은 것이 금속결합의 특징이다.

  ▣ 금속결합은 크게 이야기 하면 금속 양이온과 자유전자들 간의 전자바다 모형으로

       설명할 수 있다.

    위의 내용은 원자의 질량비를 나타낸 것이다.

    그런데 원자량은 그 원자의 구성비를 나타 내므로

    탄소의 원자량은 다음과 같이 구할 수 있다.

  ▣ 모든 원자의 질량은 탄소를 기준으로 하고 탄소중에서 원자번호 12를 기준으로 한다.

​

다. 중요한 원소들의 원자량

2. 몰 (mole)

가. 새로운 단위의 필요성

  ▣ 원자는 눈에 보이지도 않을 정도로 작아서 원자 종류에 따른 질량을 다루기가

      힘들어 별도의 단위 설정이 필요하다.

  ▣ 화학에서 가장 많이 사용하는 단위가 몰(mole)이다.

      원자의 질량 단위 몰(mole)은 화학자 아보가드로가 설정했다.

​

나. 몰(mole)의 정의

  ※ 보통 우리가 살고 있는 상온(25[℃]), 1기압에서 원자 1[mol]이면 부피가

      어느 정도 되냐면 기체 분자로 보았을 때 농구공 3개 크기 정도로 보면 된다.

  ※ 왜 1[mol]의 숫자 6.02 × 1023 숫자는 어떻게 나왔을까 ?

​

다. 몰(mole)의 의미

  ※ 신기하게도 탄소원자 12 [g]을 측정하면 탄소원자 6.022 × 1023 개가 나온다.

      따라서 원자를 그램[g] 단위로 측정할 수 있게 되었다.

      즉, 화학에서 원자를 [g] 수를 알면 그 속에 들어 있는 원자 개수를 알게 되었다.

​

3. 몰 질량 (molar mass)

  예제1) 57.8 [g] 황의 몰수를 계산하시오. (황의 몰질량 32.07[g/mol])

            ⊙ 57.8 [g] ÷ 32.07 [g/mol] = 1.08 [moles]

  예제2) 16.2 [g] 질량의 알루미늄 캔 속에 들어 있는 알루미늄 원자 개수를 구하시오.

    (알루미늄의 몰질량 26.98 [g/mol])

    16.2 [g] ÷ 26.98 [g/mol] × 6.02 × 1023 [개]

   [몰질량은 분자량에도 해당된다]

  ▣ Nacl 의 경우에는 Na+ 하나에 Cl- 하나가 연속하여 결합을 하는데 이런 경우 각각의

       알갱이를 구분할 수가 없다. 이런 화합물을 이온 결합 물질이라고 한다.

예제 4) 1.7 [mol] CaCO3 속에 있는 O의 몰수를 결정하시오.

        1.7 × 3 = 5.1 [mol, O]

4. 화학반응의 양적관계 (화학양론, Stoichiometry)

가. 화학 반응이란 ?

   ▣ 화학반응이란 물질이 다른 물질과의 상호 작용을 반응이라 하는데 이 반응을 통해

      화학적 성질이 다른 새로운 물질이 만들어 진다.

   ▣ 이 화학반응 전과 후에 존재하는 원자의 종류의 변화는 없다. 원자들이 재배열하여

       새로운 물질이 되지만 원자가 생성하거나 파괴되지 않는다.

    ※ 원자가 생성되거나 파괴되는 반응은 화학반응이라 부르지 않고 핵반응이라 부른다.

   ▣ 물질의 반응물과 생성물의 관계

나. 화학반응의 표기

   ▣ 위 반응식은 염산에서 나오는 기체 염화수소가 만나서 염화 암모늄이 되는 반응식이다.

   ▣ 화학에서 화살표는 반응이 진행된다는 것을 의미한다.

   ▣ 항상 반응물은 왼쪽에 , 생성물은 오른쪽에 쓴다.

   ▣ 반응물과 생성물은 화학식으로 표기를 하고 기체, 액체, 고체 등 상태를 함께 표시한다.

   ▣ 반응식 화살표 위의 △는 가열을 하여 반응하도록 하는 것을 의미한다.

​

다. 화학양론

  [풀이]

  [응용] 만약 N2 3[mol]과 과량의 H2가 있다면 NH3 분자 몇 [mol]이 생성될까 ?

  <풀이> N2 가 3몰이 있는데 암모니아 분자에는 원자 N으로 존재하므로

              N은 2 × 3 = 6 몰 만큼 반응하게 된다. (H2는 무한대 있으므로)

              따라서 NH3는 6몰이 생긴다.

​

5. 화학반응식 완결

   ▣ 휴대용 가스레인지에 사용되는 부테인(부탄)가스의 연소 반응을 완결하시오.

   ▣ 메테인(CH4)의 연소반응은 다음과 같다.

   [풀이]

   [예제] 뷰티르산(C4H8O2)은 유지방에서 발견되는 화합물중 하나이다. 1869년에 썩은

           냄새가 나는 버터에서 처음 분리되었으며 잠재적인 항암제로 최근 많은 관심을 받았다.

           뷰티르산이 체내에서 대사될 때의 균형 잡힌 반응식을 쓰시오.

           (대사 반응은 연소와 전체 과정이 동일하며, 산소와 반응하여 이산화탄소와 물이 생성

             되는 반응이다)

                     C4 H8 O2 + O2 ⇒ CO2 + H2O

                                            4 C 1

                                            8 H 2

                                            4 O 3

                     C4 H8 O2 (g) + 5 O2 (g) ⇒ 4 CO2 (g) + 4 H2O (g)

                                                         4 C 4

                                                         8 H 8

                                                       12 O 12

6. 한계반응물

   [풀이]

【목 차】

   1. 자연계에 존재하는 원소들의 비율

   2. 주기율표

   3. 원소의 특성

   4. 팔전자 규칙 (옥텟규칙 Octec rule)

   5. 원소의 주기적 성질

​

1. 자연계에 존재하는 원소들의 비율

다. 꼭 외워야 하는 주족 원소

라. 주족 원소의 전자배치

   ▣ 첫번째 전자 껍질 : 최대 전자 2개

   ▣ 두번째 전자 껍질 : 최대 전자 8개

   ▣ 세번째 전자 껍질 : 최대 전자 18개

   ▣ 하지만 최외각 전자껍질 : 최대 전자 8개 !!!

    ※ 첫번째 껍질 전자 2개, 이어서

        두번째 껍질 전자 8개

        세번째 껍질에는 먼저 전자 8개를 채워 안정을 취한 다음

        네번째 껍질에 전자 2개를 채우고 나서 다시

        세번째 껍질에 나머지 10개 전자를 채운다.

​

마. 오비탈의 모양

  ▣ 전자 껍질에서 전자가 발견될 확률을 나타낸 공간

     ⊙ 전자가 원자 주변에 원자 속에 전자가 어떤 공간에 나타날 확률, 전자가 발견될 확률,

         이 확률이 약 95 [%] 정도되는 그 공간을 나타낸 것을 오비탈이라고 한다.

4. 팔전자 규칙 (옥텍 규칙, Octec rule)

가. 주족 원소의 최외각 전자 : 주기성의 원인

  ※  cf : 최외각 전자 vs 원자가 전자 (실제 화학 결합에 참여하는 전자)

  ▣ 수소, 라듐, 나트륨, 칼륨, 루비듐 등은 제일 바깥 껍질의 전자수가 1개 이므로 안정을

       취하려면 전자 1개를 버리는 쪽을 취한다.

  ▣ 산소, 황, 셀레늄, 텔레늄 같은 경우에는 바깥 껍질의 전자수가 6개 이므로 전자 2개를

       받는 쪽으로 화학결합을 한다.

​

나. 화학반응의 근간

5. 원소의 주기적 성질

가. 원자 반지름 (Atomic radius)을 측정하는 두가지 방법

  ▣ 금속 반지름 (Metallic radius)으로 두개의 동일한 금속원자가 최대한 인접한 상태

       에서 원자핵 사이의 거리를 측정하여 반으로 나눈 값 : 금속원소나 비활성 기체

  ▣ 공유 반지름 (Covalent radius) 으로 동일한 두 원자가 분자를 형성했을 때 원자핵

       사이의 거리를 반으로 나눈 값 : 일반적인 비금속 원소

나. 원자 반지름 (Atomic radius)의 주기적 변화

  ▣ 유효핵전하와 원자 껍질의 전하 사이의 정전기적 인력의 증가 : 같은 주기에서

       왼쪽에서 오른 쪽으로 갈 수록 원자 반지름은 감소

  ▣ 흰색원은 각 원자의 크기를 보여주고 핵과 원자가 껍질 사이의 인력의 크기는 Coulomb의 법칙을 이용

  ▣ 같은 족은 아래로 갈 수록 전자 껍질 수가 많아져서 원자 반지름 증가

 다. 원자 반지름 (Atomic radius)

   ※ 피코미터(pm) 단위로 나타낸 원소들의 원자 반지름

​

예제 ) 오직 주기율표만을 사용하여 인(P), 황(S), 산소(O)의 원자 반지름을 증가하는 순서대로 나열하시오.

    H                                                                              He

    Li         Be         B       C         N          O         F        Ne

    Na       Mg         Al      Si         P          S        Cl         Ar

    K         Ca                                                      Br

                                                                           I

【 목차 】

1. 물질의 분류

2. 원소와 화합물

3. 원자의 구조

4. 원소기호와 표기법

5. 동위원소

​

1. 물질의 분류

가. 기원전 400년경 아리스토텔레스 (Aristotle)

  ▣ 물질의 구성요소 : 불, 공기, 땅, 물

  ▣ 4가지 구성요소의 기초 성질을 비율로 변화시켜 특정 물질을 다른 물질로 변환 가능하다고 주장 ⇒ 연금술의 기초

​

나. 데모크리스토 (Democritus B.C. 460 ~ 370)

  ▣ Atom : 물질을 구성하는 나눌 수 없는 작은 입자

다. 물질의 상태

라. 물의 상태와 물리적 성질

마. 물질의 분류 기준

사. 혼합물의 분리

아. 혼합물의 분리 - 1

   ※ 물은 100[℃]에서 끓고 알코올은 78[℃]에서 끓으므로 알코올이 먼저 끓으면서  분류가 될 수 있다.

   ※ 리트머스 시험지 실험과 같이 염료의 경우 물의 전기적인 성질 즉, 극성을 이용하여 분류할 수 있다.

​

자. 원소와 화합물

   ▣ 헬륨(He)은 안정된 원소로 혼자 있으려고 한다. 반면 산소 O는 혼자는 불안전하여

       안정하기 위해서는 산소원자 2개가 결합하여 안정을 취한다.

   ▣ 화합물은 2개 이상의 원소가 결합된 것을 말한다.

​

차. 원소와 원자의 차이

   ▣ 원소 : 다른 물질로 분해되지 않는 기본 성분 (알갱이의 종류)

   ▣ 원자 : 물질을 구성하는 기본 입자 (알갱이의 이름)

   ▣ 원자(Atom) : 집합(원소)에 포함되어 있는 하나하나의 독립된 입자를 나타내는 이름

​

2. 원소와 화합물

가. 현재까지 알려진 원소 : 118가지 원소

   ▣ 90종 - 자연 존재, 28종 - 입자가속기로 인공합성

   [참고자료] 원소기호와 이름

3. 원자의 구조

가. 톰슨의 음극선 실험

   ▣ 원자를 잘 아는 것 같지만 원자속의 핵을 알아 낸 것이 1904년이며 원자속에 전자가

        존재한다는 것을 알아 낸 것이 1911년이다.

   ▣ 음극선에 양쪽 금속을 바꾸어도 언제나 빛은 동일하고 자석을 가까이 하면 양극을

        가까이 하면 음극선이 자석에 끌리고 음극을 가까이 하면 밀치는 것을 알아 냈고

        이를 통해 전자가 존재함을 알아 냈다.

​

나. 러더퍼드의 α 입자 산란실험 ⇒ 원자핵 발견

   ▣ 얇은 금박에 +를 띠는 무거운 알파입자가 충돌할 때 휘거나 반사되어 튕겨 나오기도 함

   ▣ 알파입자 2만개 중 하나의 비율로 반사되는 결과를 통해 원자 질량이 모두 모여 있고

        +를 띠는 원자핵을 발견하였음

​

다. 원자와 원자핵의 크기

라. 불꽃 반응 ⇒ 보어의 전자껍질 모형

  ▣ 금속원소의 고유한 불꽃색

       ⇒ 전자가 갖는 에너지 크기가 정해져 있다는 증거

  ▣ 보어의 전자껍질 모형 : 전자는 특정 에너지를 갖는 전자껍질에 존재

3. 원자의 구조

가. 원자의 구성입자

  ※ 원자 1개가 야구장 크기일 때 원자핵의 크기는 ? ④

      ① 야구공      ② 개미       ③ 탁구공         ④ 완두콩

​

4. 원소기호와 표기법

가. 원자 번호와 질량수

※ 아래원소들의 양성자, 중성자 그리고 전자의 수를 구하시오.

   a : 양성자 17, 중성자 18, 전자 17

   b : 양성자 17, 중성자 19, 전자 17

   C : 칼륨 양성자 19, 중성자 21, 전자 19

   d : 탄소 양성자 6, 중성자 8, 전자 6

​

5. 동위원소

    ▣ 화학적 성질은 거의 같으나 물리적 성질이 다름

   ▣ 핵분열 반응에서 큰 차이를 나타냄

  ※ 중성자는 핵시멘트라고도 한다.

       양성자간 반발력을 중화시켜 안정시키는 역할도 한다.

다. 에너지의 종류

 1) 운동에너지 (Kinetic Energy)

   ▣ 운동 (Motion)에 의해 생기는 에너지

   ▣ 온도에 의존하는 열에너지도 이에 속함

   ▣ 에너지 산정식

   ⊙ 계는 반응물과 생성물의 혼합물 (수소, 산소 및 물분자)

   ⊙ 계가 방출한 에너지는 소멸될 수 없으므로 주위에서 흡수

   ⊙ 열에너지가 계에서 주위로 이동하므로 발열 (exothermic) 반응

   ⊙ 열에너지가 주위에서 계로 공급되기 때문에 흡열 (endothermic) 반응

나. 계의 종류

   ▣ 열린 계 : 계와 주위 사이 에너지와 물질 모두 교환 가능

   ▣ 닫힌 계 : 계와 주위 사이 에너지의 교환은 가능하나 물질은 불가능

   ▣ 고립 계 : 계와 주위 사이 에너지와 물질 교환이 모두 불가능

                       (플라스크는 절연된 진공 커버로 둘러 싸임

   ex : 황 1 [mol]과 산소 1 [mol] 이 반응하여 이산화황 1[mol] 이 생기는 반응은 ?

   위 그림에서 쇼듐아자이트라는 물질인데 에어백에 넣는 성분이다.

   살짝만 충격을 가해도 부풀어 오르는 성질의 화학물질이다.

   만약에 이 물질을 반응시키는데 뚜껑을 완전히 닫고 했다면 이 물질은 고쳐였는데

   기체로 변한다. 그러면서 압력이 크게 증가한다.

 ※ 움직이는 피스톤의 경우 외부 압력과 내부 압력이 같은 상태에서 운동이 정지된다.

​

가. 일 (Work)

   ▣ 물체를 이동시키는 힘(F)과 물체의 이동거리(d)의 곱

나. 팽창한 일 (압력 - 부피의 일 또는 PV일)

    위 그림의 일과 압력의 관계를 식으로 나타내면 다음과 같다.

이 계에서 나타내는 압력은 힘을 면적으로 나눈 것이다. 따라서 밀어 올리는 힘을 구하려면

힘은 내부 압력에 면적을 곱하면 된다. 이때 밀어 올리는 힘 즉 내부압력은 외부 압려압력

과 같게 된다. 따라서 피스톤을 미는 힘은 마이너스 외부 압력 곱하기 면적이 되고 일은 힘

대신에 압력 곱하기 단면적을 쓰게 되면 마이너스 외부압력 곱하기 단면적 곱하기 거리가

된다. 그리고 그 밑에 있는 단면적과 이동거리를 곱하는 것은 알고 있는 부피의 변화를 의

미하고 따라서 계가 하는 일은 마이너스 압력 곱하기 부피변화가 된다.

이 때 단위가 중요하다. 1[J]은 1[kpa] 곱하기 1 [ℓ]이다.

여기서 우리는 1 [atm]이 101.3 [kpa]을 전제로 한다.

그러므로 일량은 1[atm] × 1[ℓ] = 101. 3 [J]임을 알 수 있다.

가. 내부 에너지 변화 vs 엔탈피 변화

나. 열량 측정법

  ▣ 물질의 온도가 변화하였을 때 이동한 열에너지의 양은 다음 세 변수를 곱한 값이다.

    【열 에너지 측정 공식】

      ⊙ 열 = 질량 × 비열용량 (비열) × 온도변화

      ⊙ q = m × C × △T

        ※ q : 열의 양 (J), m : 물질의 양 (g), C : 비열용량 (J/g. ℃), △T : 온도변화 [℃]

          ex : 차 한잔을 만들기 위해 235[g] 의 물을 25[℃]에서 100[℃]까지 가열할 때 필요한 열량을 구하시오.

                  q = m × C × △T = 235 × 4.184 × 75 =7.4 × 104 [J]

          ex : 일정한 양의 열을 이용하여 금속판을 가능한 한 높은 온도로 가열하고자 한다. 표에

                 있는 금속 중에서 어느 금속의 온도가 가장 높이 올라갈지 고르시오.

   ※ 물의 비열을 알고 있으므로 금속의 비열을 다음과 같이 구할 수 있다.

   ② 열 화학 반응식의 각 변에 n을 곱하면, △H도 n배 만큼 변해야 한다.

     ※ 흡열과정이었던 것이 역과정에서는 발열과정이 되고 발열과정은 흡열과정이 된다.

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다. 헤스 (Hess)의 법칙

 ▣ 헤스(Hess)의 법칙

  ⊙ 엔탈피는 상태함수이므로 반응물이 생성물로 변하는 반응의 엔탈피 변화는 과정의

      단계수와 상관없이 초기상태와 최종 상태만 일정하면 동일하다.

  ▣ 메테인이 연소하여 CO2(g)와 H2O(g)가 생성되는 반응

       ⇒ 이 반응은 다음과 같이 2단계에 걸쳐 일어난다.

   ex : 다음 열화학 반응식을 이용하여 엔탈피 변화를 구하시오.

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