아낌없이 주는 나무

유기화합물 명명은 IUPAC 규약 및 대한화학회에서 정한 규칙에 따른다.

(대한화학회(http://www.kcsnet.or.kr)에서는 1998 년 IUPAC 화합물 이름을 우리말로 표현하 는 데에 필요한 원칙을

수정 발표하였다.)

​

유기화합물의 명명법 : 관용명(common name), IUPAC 명

IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)

9. 카복실산과 유도체의 명명법

  ▣ 카복실산(carboxylic acid) : 카복실기(-COOH)를 가진 화합물 (RCOOH)

  ▣ 에스터(ester) : 카복실산의 -OH 기가 -OR 기로 치환된 화합물 (RCOOR')

  ▣ 아실 할로겐화물(acyl halide) : 카복실산의 -OH 기가 할로겐 원소로 치환된 화합물 (RCOCl)

  ▣ 무수물(acid anhydride) : 카복실산 두 분자에서 물 한 분자를 제거한 나머지 부분이 결합한 물질 (RCOOCOR')

  ▣ 아마이드(amide) : 카복실산의 -OH 기를 아미노기(-NH2)로 치환한 화합물 (RCONH2 )

  ▣ 나이트릴(nitrile) : 탄화수소기에 사이안기(-C≡N)가 결합된 화합물 (RCN)

가. 카복실산(carboxylic acid) : RCOOH

  ① IUPAC 명 : 열린사슬 형태의 카복실산은 알케인에 해당하는 이름의 ‘-e’를 ‘-oic acid’ 로 치환하여 부른다.

                        우리말 명명은 해당 알케인명 끝에 ‘-산’ 을 붙인다.

  ③ 카복실기가 고리화합물의 탄소에 결합된 화합물은 어미에 -carboxylic acid 를 붙여 명명한다. 이때 카복실기가 붙은

       고리화합물의 탄소가 C1 이고 카복실기 탄소는 번호를 부여하지 않는다.

  ④ 방향족 카복실산은 방향족 화합물의 이름 뒤에 접미사 ‘-oic acid’ 또는 ‘-ic acid’를 붙여 명명한다.

  ⑤ -COOH 기는 -OH, -CHO, -CO- 등의 작용기보다 우선한다.

      Butanedioic acid : 2 개의 이성체 존재 ~ maleic acid, furmric acid

   Benzenedicarboxylic acid 는 다음 3 가지의 이성체 존재

   자연계에는 많은 dicarboxylic acid 가 많은데 이들은 보통 관용명을 따르는 경우가 많다.

  ⑦ 아릴(aryl)기

나. 에스터 : RCOOR'

  ▣ 에스터의 명명은 산소에 결합된 알킬기(R')의 이름을 먼저 부르고 해당하는 카복실산의 -ic aicid -ate 로 바꾸어 부른다.

       한글 명은 ‘-산 알킬’과 같이 부른다.

   (주) 다음과 같이 R 과 R'가 서로 바뀐 화합물의 이름이 어떻게 다른가 유의.

라. 산 무수물(acid anhydride) : RCOOCOR'

  ▣ 산 무수물의 이름은 해당 산의 acid 를 anhydride 로 바꾸어 부른다.

       우리말은 해당 산 이름 뒤에 무수물을 붙인다.

마. 아마이드(amide) : RCONH2

  ① 치환이 없는 1 차 아마이드는 -oic acid 또는 -ic acid 어미를 -amide 로 바꾸거나 - carboxylic acid 를 -carboxamide 로

       하여 명명한다.

  ② -NH2기의 수소원자가 치환되어 있을 때는 치환기를 먼저 부르고 ①과 같은 방법 으로 명명한다. 이때 질소에 붙은

      치환기 이름 앞에 N 을 붙여 치환기들이 질소 에 직접 결합되어 있음을 표시한다.

바. 나이트릴(nitrile) : R-C≡N

  ① IUPAC 명 : 알케인명에 -nitrile 접미어를 붙여 명명한다. 이때 번호는 나이트릴의 탄소가 1 번이 된다.

10. 아민의 명명법

  ▣ 아민(amine) : 암모니아(NH3)의 수소원자가 유기원자단으로 치환된 화합물

  ② 2차 및 3차 아민은 다음과 같이 명명한다.

  비대칭적으로 치환된 2 차 및 3 차 아민은 N-치환된 1 차 아민으로 명명한다. 이 때 가장 큰 원자단을 모체명으로 하고

  다른 원자단을 모체의 N-치환체로 한다.

  ③ 다른 작용기를 가진 아민에서는 -NH2를 아미노(amino) 치환체로 취급한다.

  ④ 방향족 아민은 aniline 의 유도체로 명명한다.

#유기화합물 #명명법 #알케인 #할로겐 #알킬 #알켄 #알카인 #방향족 #벤젠

#페닐기 #페놀 #싸이올 #글라이콜 #알코올 #알데하이드 #케톤 #에테르

#카복실산 #에스터 #아민 #아마이드

유기화합물 명명은 IUPAC 규약 및 대한화학회에서 정한 규칙에 따른다.

(대한화학회(http://www.kcsnet.or.kr)에서는 1998 년 IUPAC 화합물 이름을 우리말로 표현하는 데에 필요한 원칙을

수정 발표하였다.)

​

유기화합물의 명명법 : 관용명(common name), IUPAC 명

IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)

​

1. 알케인(Alkane)의 명명법

​

  ▣ 알케인: 단일결합을 가진 포화탄화수소, 파라핀(paraffin)계 탄화수소라고도 함.

  ▣ 일반식 : CnH2n+2 (n 은 C 의 개수)

가. IUPAC 명명법

  ① 포화탄화수소는 어미에 ‘-ane’을 붙여 명명한다.

      C1~C4는 methane, ethane, propane, butane 이란 관용명을 사용하고,

      C5 이상은 어미에 ‘-ane’를 붙인다.

     한글명은 그리스어 접두사에 접미어 “-에인”을 붙여 명명한다.

     그러나 널리 사용되고 있는 methane 부터 octane 까지의 경우에는 당분간 ‘-ane’를 ‘-안’으로 적는 것 을 허용한다

     (1998, 대한화학회 유기화합물명명 규칙).

  ② 가지 달린 화합물은 가장 긴 사슬을 기본명으로 하고, 가지의 위치가 되도록 작은 번호가 되도록 탄소원자에 아라비아

       숫자를 붙여서 결합위치-수-명칭을 기본명 앞에 붙여서 부른다.

       이 때 주사슬에 붙은 집단을 치환기(substituents)라 하고, 포화탄화수소의 치환기는 알킬기(alkyl group)라 한다.

       알킬기는 알케인에서 수소원자 한 개를 떼어낸 원자단으로 알케인의 이름에서 어미 ‘-ane’ 대신에 ‘-yl’을 붙여 명명

       하며 R 로 표시한다.

  ③ 2 개 이상의 동일 치환기가 주사슬에 연결되어 있으면 다이(di-), 트라이(tri-), 테트라 (tetra-) 등의 접두어를 사용한다.

  ④ 숫자와 숫자사이에는 쉼표를 넣고, 숫자와 문자사이에는 hyphen(-)을 사용하며, 마지막 치환기 이름과 기본 알케인의

       이름은 붙여서 쓴다.

  ⑤ 만일 2 개 이상의 다른 종류의 치환기가 존재하면, 알파벳순으로 배열하며, 이 때 di-, tri-, -tetra 등의 접두어는 알파벳

       순서를 고려하지 않는다.

       그리고 치환기 이름이 알파벳 순서규칙에 우선하는 쪽에 작은 번호를 붙인다.

나. 관용명(Common name)

  관용명은 alkane 의 이성질체를 "n-", "iso-", "neo-"의 접두사를 붙여 명명.

    ① n-alkane : 직선사슬 알케인

    ② isoalkane : 탄소의 직선사슬 끝에 methyl 기(-CH3)가 곁가지로 붙어 있는 알케인

    ③ neoalkane : 3 개의 methyl 기가 직선사슬에 붙어 있는 알케인

  ※ 알킬기(alkyl group)

     알킬기 : 알케인에서 수소가 하나 제거된 원자단으로 R 로 표시

     명명법 : 알케인의 이름에서 어미 ‘-에인(-ane)’ 대신에 ‘-일(-yl)’을 붙여 명명.

                   이때 수소원자가 1 개 모자라는 탄소원자의 번호를 '1'로 하고, 이 탄소 원자로부터 시작하는 탄소사슬 중 가장

                   긴 곧은 탄소사슬의 이름을 붙여서 명명.

   관습에 따라 가지를 가진 몇몇 알킬기 명명은 관용명을 사용한다.

3. 사이클로알케인(cycloalkane)

  ▣ 사이클로알칸(cycloalkane): 고리달린 포화탄화수소 일반식은 CnH2n.

  ▣ 명명법 : 알칸명에 접두어 ‘사이클로(cyclo-)’를 붙여서 부른다.

 ※ 치환기가 있을 경우 : alkane 의 경우와 마찬가지 방법을 따른다.

   ① 치환기가 있는 탄소를 1 번으로 한다 (단 치환기가 한 개인 경우 이름 앞에 1 은 생략)

   ② 치환기가 두 개인 경우 두 개의 치환기의 숫자가 낮은 번호가 되도록 명명한다.

   ③ 두 개의 다른 치환기의 경우 알파벳이 먼저 오는 것을 1 번으로 한다.

  ④ 2 개 이상의 다중결합이 있을 때에는 첫번째 다중결합의 탄소원자가 작은 번호가 되도록 한다.

       cyclopentene : 한 가지 구조만 가능하므로 번호가 필요없다.

       3-methylcyclopentene : 이중결합에서 번호를 시작하되 이중결합이 포함되게 한다.

       5- methylcyclopentene 이나 1-methylcyclopentene 가 아니다.

      CH≡CH 의 이름 '아세틸렌(acetylene)' 은 그대로 쓴다.

【 관용명 】

  에틸렌(ethylene), 프로필렌(propylene), 아세틸렌(acetylene)과 같은 몇 가지의 관용명이 쓰인다. (괄호안은 IUPAC 명)

  CH2 = CH2 ethylene (ethene)

  CH3CH = CH2 propylene (propene)

  CH ≡ CH acetylene (ethyne)

【다중결합 원자단】

   CH2 = CH - vinyl (ethenyl)

   CH2 = CH-CH2 - allyl (3-propenyl)

   CH ≡ C-CH2 - propagyl (3-propynyl)

​

5. 방향족 화합물의 명명법

  ▣ 방향족 화합물은 명명법이 체계화되기 이전에 널리 사용되었기 때문에 관용명과 IUPAC 명이 함께 사용되고 있다.

※ 벤젠의 유도체

가. 단일치환체

  ▣ 벤젠의 1 치환체들은 벤젠(bnezene) 앞에 치환기의 이름을 붙여서 명명.

【 페닐기(phenyl group)】

  ▣ 방향족 탄화수소를 아렌(arene)이라 부르고, Ar 로 표시.

  ▣ 방향족기의 종류: 페닐기(phenyl group) Ph, 벤질기(benzyl group)

6. 알코올의 명명법

  ▣ 알코올(alcohol) : 물 H-OH 에서 H 한 개가 알킬기로 치환된 것

  ▣ 일반식 : R-OH

【 IUPAC 명】

  ① 하이드록시기(–OH)를 가진 제일 긴 탄소사슬을 모체로 하고, alkane, alkene, alkyne의 어미 “–e”대신 “–ol”을 붙인다.

  ② 탄소사슬의 번호는 –OH 기가 붙은 탄소부터 번호를 붙인다.

  ③ 화합물에 불포화 탄화수소 C=C, C≡C 가 있으면, 이것을 포함하는 사슬을 모체로 하여  “–ol””이라는 접미사가 이름의

       끝에 오며 하이드록실기의 위치를 표시하는 숫자는 “–ol”의 앞에 놓는다.

       CH2=CHCH3OH (2-propen-1-ol)

  ④ –OH 기가 하나 이상인 화합물은 –OH 기의 수를 ‘–ol’ 앞에 di–, tri–, tetra– 등을 붙여서 명명한다.

  ② 한 분자 내에 하이드록실기가 카복실산(RCOOH), 알데하이드(RCHO), 케톤(RCOR) 등의 작용기와 같이 있을 때는

       –OH 기를 치환체로 취급하여 명명한다.

   글라이콜(glycol) : 하이드록실기(-OH) 2개가 서로 이웃한 탄소에 1 개씩 결합된 화합물.

                                  대표적인 글라이콜로 에틸렌글라이콜(ethylene glycol)이 있고, -OH 기가 2개 이상

                                  결합된 알코올은 글리세롤(glycerol), 솔비톨(sorbitol) 등이 있다.

7. 에테르/에터의 명명법

  ▣ 에테르(ether, 에터) : 알코올 ROH 에서 H 대신 알킬기 R'로 치환된 화합물.

  ▣ 일반식 : R-O-R'

 ① 일반적으로 alkyl 기 또는 aryl 기의 이름을 알파벳 순으로 쓰고 ether 를 붙인다.

※ 에폭사이드(Epoxides)

  ▣ 에폭사이드는 산소원자를 포함한 3 원자 고리 에터화합물로 옥시란(oxirane)이라고도 하며, 다음과 같은 것들이 있다.

8. 알데하이드와 케톤의 명명법

  ▣ Aldehyde : Carbonyl기(=CO)의 탄소 원자에 1개 혹은 2개의 수소가 결합된 화합물

                         >C=O carbonyl group CHO– aldehyde group

  ▣ Ketone : 카보닐기의 탄소에 다른 탄소 2개가 결합된 화합물

                      RCOR aliphatic ketone RCOAr alkyl aryl ketone

                      ArCOAr aromatic ketone

가. 알데하이드(aldehyde)

  ① 관용명 : 알데하이드의 명칭은 산화하여 생성되는 산(acid)의 관용명에서 유도된다.

                     산의 어미 –ic 또는 –oic 대신에 aldehyde 를 붙여서 부른다.

  ② IUPAC 명 : Alkane 의 어미 ‘–e’를 ‘–al ’로 바꾼다. (aldehyde 의 al 을 따온 것임.)

                    치환기가 들어 있는 알데하이드 화합물은 -CHO 기로부터 번호를 붙여 치환기의 위치를 표시한다.

                    이때 -CHO 의 탄소가 1 번이 된다.

   ③ 고리계통의 알데하이드는 carbaldehyde 로 끝나며 방향족 알데하이드는 IUPAC 명 외에 보통 이름이 흔히 더 많이

        사용된다.

  ③ 몇몇 케톤은 관용명을 사용한다.

  ◈  –COR 기를 치환제로 취급할 경우에는 아실(acyl)기라 부른다.

       –CHO : 포밀(formyl)기 –COCH3 : 아세틸(acetyl)기

       –COAr : 아로일(aroyl)기

  ◈ 만일 다른 관능기가 있어 카보닐 산소를 치환기로 취급하여야 할 때는 옥소(oxo-)의  접두어를 사용한다. 예를 들면

1. 알킬기

 ▣ 알킬리 (Alkyl group) : 분자내에서 탄소와 수소로 이루어진 부분을 말한다.

                                        특정 산소수를 지니는 알킬기의 구조는 동일한 탄소수의 알케인과 동일하지만 단지

                                        수소원자가 하나 결여 되어 있다.

                                        예를 들어 가장 작은 알킬기인 메틸기의 구조는 다음과 같다.

2. 반응 특성

결합하지 않은 상태의 알킬기는 유리기 (free radical)로서, 보통은 다른 유리기와 쉽게

반응하므로 존재하는 시간이 짧으므로 일시적인 반응 중간체 (intermediates)로 볼 수 있다.

알킬기가 생성되는 대표적인 반응의 예로서 알케인에 대한 염소의 결합반응

(Chlorination)을 들 수 있다. 이 반응은 염소 유리기가 광분해 (photodissociation)로

인해 생성된 후 알케인 등의 유기화합물 분자와 반응하는 과정을 포함한다.

염소자유라디컬은 알케인으로 부터 수소원자 하나를 가져와 결합하게 되고 알케인 등의 유

기화합물은 수소원자 하나늘 잃게 되어 알킬기가 된다.

이 반응의 경우 생성된 알킬기는 보통 염소원자 하나와 결합하여 염화알케인 (Chloro

alkane)이 된다.

​

#알킬기 #alkyl #탄화수소 #알케인 #수소원자 #중간체 #결합반응

▣ 지방족 탄화수소 유도체란 사슬형이나 고리형 탄화수소 중 벤젠고리를 가진 물질을 제외한 물질을 말한다.

     지방족 탄화수소에는 알케인 (alkane), 알켄(alkene), 알카인 등이 있다.

     이러한 물질에 치환기가 붙으면 유도체가 된다.

1. R 알킬기

 가. 알코올 (R - O - H)

  ① 사슬모양의 탄화수소의 수소원자가 - OH기로 치환된 화합물이다.

 ② 알콜의 구조상 분류 방법

   ㉠ 히드록시기를 1개 가진 것을 1가 알코올, 2개 가진것을 2가 알코올, 3개 가진 것을 3가 알코올이라 한다. 또한 2가

        이상의 화합물을 다가 알코올이라 한다.

   ㉡ 히드록시기가 1차 찬소원자에 결합하여 -CH2OH와 같은 구조를 갖는 것을 1차 알코올, 2차 탄소원자에 결합하면

        2차 알코올, 3차 탄소원자에 결합하면 3차 알코올이라고 한다.

   ㉢ 분자내에 이중결합 또는 삼중결합을 갖는 것을 불포화 알코올, 그렇지 않은 것을 포화알코올이라 하고 또한 방향족

        탄화수소의 곁사슬에 -OH가 치환한 것을 방향족 알코올이라 한다.

 ③ 알코올의 성질은 포함된 탄소수 및 히드록시기의 개수에 따라 달라진다.

   ㉠ 탄소수가 적은 알코올은 물에 잘 녹으며, 액성은 중성이다.

   ㉡ -OH에 의해 분자간에 수소결합을 형성하므로 끓는 점이 높다.  (메탄올 65 ℃, 에탄올 78 ℃ 등)

   ㉢ 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜 (2가 알코올) 등이 있다.

​

나. 에테르 (C - O - R)

  ① 알코올에서 -OH의 H가 다른 알킬기로 치환된 화합물.

       에테르의 이름은 두개의 알킬기를 차례로 읽은 다음 '에테르'를 붙이되, 알킬기가 같은 경우 디 (di)를 붙인다.

  ② 에테르의 성질

    ㉠ 휘발성이 크며, 끓는 점이 낮고, 물에 녹지 않는다.

    ㉡ 탄소수가 같은 알코올과 이성질체 관계에 있다.

    ㉢ 디에틸에테르는 에탄올의 탈수반응으로 얻어지며, 마취성, 인화성으로 마취제에 많이 쓰이며, 무극성 용매로도

         쓰인다.

​

다. 알데히드 (O = C - H)

  ① 알데히드 (Aldehyde) : 일반식 RCHO이고 중성에 가깝다.

  ② 주로 알코올의 산화과정에서 부산물로 생기며, 이것은 다시 카르복시산으로 산화시킬 수 있다. 또환 환원성이 매우

       강력하여 환원제로 많이 쓰인다.

    ㉠ 펠링용액과의 반응

         Cu(2+)      +         RCHO       →      Cu2O↓    +         RCOOH

         펠링용액 (푸른색)                          붉은 앙금

    ㉡ 은거울 반응

         [Ag (NH3)2]+       +       RCHO      →        Ag ↓      +        RCOOH

​

라. 케톤 (RCOR')

  ① 2차 알코올을 산화시켜 얻으며 환원성이 없다. (산화되지 않는다)

  ② 아세톤 : 특유의 향을 지닌 무색 액체로 물, 벤젠에 잘 녹아 용매로 쓰인다.

       KOH      +           I2

       아세톤 → CHI3 (노란색) = 요오드포름 반응 (케톤의 검출)

    ※ 매니큐어를 지우는데 많이 쓰이고, 유기실험실에서 마지막 청소할 때 이 용액으로 세척한다.

        세척은 물과 유기물과의 용해성을 이용한 것이다.

    ※ 요오드 포름 반응을 하는 물질 : CH2H5OH, CH3CHO, CH3COCH3

​

마. 카르복시산 (RCOOH)

  ① 물에 녹아 약한 산성을 나타낸다.

  ② 수소결합을 하므로 끓는 점이 높다.

  ③ 알코올과 에스테르화 반응을 한다. (축합중합반응)

       이를 이용하여 의약품을 만들기도 한다.

       대표적인 것이 아스피린 (진통제)이다.

​

바. 에스테르 (RCOOR')

  ① 과일향이 나는 무색의 액체로 (오일형태를 띠는 경우가 많다). 물에 녹지 않는다.

      (좋은 향을 내는 물질의 대부분은 에스테르 구조를 갖는다. 휘발성이 강하다)

  ② 카르복시간 에스테르화 반응을 일으켜 얻는다. (축합중합)

  ③ 묽은 염산에 의해 가수 분해된다. = 에스테르화 반응의 역반응

  ④ 염기 (NaOH, KOH)를 넣고 가열하면 비누가 된다.

       집에서 가성소다(수산화나트륨)와 폐식용류를 이용하여 간단하게 비누를 만들 수 있다.

​

#지방족 #탄화수소 #알킬기 #에테르 #알데히드 #케톤 #가르복시간 #아세톤 #히드록시기 #이중결합 #삼중결합

▣ 탄화수소(Hydrocarbon)는 탄소(C)와 수소(H)만으로 이루어진 유기화합물을 말한다.

▣ 탄화수소의 종류

  ⊙ 지방족 - 사슬형  - 포화탄화수소

                                 - 불포화탄화수소

                   - 고리형 - 포화탄화수소

                                 - 불포화탄화수소

                                 - 방향족

  ⊙ 방향족

     ※ 지방족에는 알칸류, 알켄류, 알킨류, 치환족이 있다.

▣ 탄화수소의 특징

  ⊙ 탄소(C) 하나에 최대 4개의 원자결합이 가능한데 다중결합으로 갈수록 결합력이 커지고, 분자반지름은 작아진다.

  ⊙ 탄화수소는 분자사이의 인력이 작으므로 녹는점, 끓는 점이 낮다.

  ⊙ 원자 사이의 인력은 공유결합으로 강하고 안정감이 높다.

  ⊙ 극성 용매에는 녹지 않으며 비극성 용매에 잘 녹는다.

  ⊙ 연소시 이산화탄소, 물이 생성되며, 연료로 많이 쓰인다.

​

1. 알케인 (Alkane)

  ① 모두 단일결합으로 이루어져 있다.

  ② 사슬모양이며 분자식은 CnH2n+2 으로 나타낸다.

  ③ 분자량이 가장 작은 것은 CH4 (메테인, 메탄)이다.

  ④ 탄소와 수소만으로 이루어져 있다.

  ※ 이성질체 (Isomer) : 분자식은 같으나 분자내에 있는 구성원자의 연결방식이나 공간배열이 동일하지 않은 화합물

51. 0.2M - NH4OH 의 pH는 ? (단, 0.2M -NH4OH 용액의 이온화도는 0.01이고, log2 = 0.3 이다.)

   ① 10           ② 10.5          ③ 10.8           ④ 11.3

[풀이] [OH-] = [몰농도] × (염기의 기수) × (이온화도) 

                    = 0.2 × 1 × 0.01 = 2 × 10-3

52. 0.001 M, HCl 용액의 pH는 얼마인가 ?

   ① 1             ② 2              ③ 3                 ④ 4

 [풀이] pH = - log [H+] = -log (1 × 10-3) = 3

​

53. 수산화 이온농도가 2.0 × 10-3 M인 암모니아 용액의 pH는 얼마인가 ?  (단, log2=0.3)

   ① 10.3               ② 11.3           ③ 12.20                  ④ 12.3

 [풀이] pOH = -log [2.0 × 10-3] = 2.7

           pH = 14.00 - pOH = 14.00 - 2.7 = 11.3

​

54. pH 4인 용액과 pH 6인 용액의 농도차는 얼마인가 ?

   ① 1.5 배               ② 2배                  ③ 10배                ④ 100배

 [풀이] pH 4 = 10-4, pH6 = 10-6 ∴ 100배

​

55. 브뢴스테드의 산, 염기 개념으로 다음 반응식에서 산에 해당되는 것은 ? ① ​​

[풀이] 브뢴스테드의 산, 염기 개념

  ⊙ 산 : 양성자 (H+)를 내어 주는 물질

    ◈ NH3 +H2O → NH4+ + OH- : 염기 + 산 → 산 + 염기

    ◈ NH3 +H2O ← NH4+ + OH- : 염기 + 산 ← 산 + 염기

  ⊙ 염기 : 양성자 (H+)를 받을 수 있는 물질

​

56. 다음 물질의 수용액이 중성을 띠는 것은 ? ④

   ① KCl              ② CaO               ③ NH4Cl                 ④ KCl

 [풀이] 강염기와 강산이 만나 생성하는 염은 중성이다.

​

57. 어떤 농도의 염산 용액 100 ㎖ 를 중화하는데 0.2 N, NaOH 용액 250㎖가 소모되었다. 이 염산의 농도는 ? ④

   ① 0.2               ② 0.3                 ③ 0.4                      ④ 0.5

 [풀이] NV = N'V'

           N × 100 = 0.2 × 250

           ∴ N = 0.5

​

58. 2M-H2SO4 용액 6ℓ에 4 M - H2SO4 4ℓ를 혼합했다. 이 혼합 용액의 농도는 ?

   ① 2                ② 2.4                  ③ 2.8                  ④ 3.2

[풀이] 혼합농도 산정식 : MV ± M'V' = M"(V+V')

                                       (2×6)+(4×4) = M" × 10

                                       10M"= 28, M" = 2.8

   ※ 혼합 용액의 성질이 같으며(산, 산), (염기, 염기) : +

       혼합 용액의 성질이 다르면 (산, 염기) 중화반응으로 희석되므로 : ㅣ산-염기ㅣ

​

59. 산에도 반응하고, 강염기에도 반응하는 산화물은 ?

   ① CaO          ② NiO             ③ ZnO             ④ CO

 [풀이] 양쪽성 원소 : Al, Zn, Sn, Pb

​

60. NaOH(=40) 2g을 물에 녹여 500 ㎖ 용액을 만들었다. 이 용액의 몰농도는 ?

   ① 0.05M              ② 0.1 M                 ③ 0.5 M                ④ 1 M

[풀이] 몰 농도 M = 몰수 / 부피 (ℓ)

           M = (2g / 40g/mol) / (0.5 ℓ/1ℓ) = 0.1 M

​

61. 0.2 N 염산 250 ㎖ 와 0.2 N 황산용액 250 ㎖ 를 혼합한 용액의 규정농도는 ?

   ① 0.2 N          ② 0.3 N                ③ 0.4 N                    ④ 2 N

[풀이] 노르말 농도 NV + N'V' = N" (V+V')

            0.2 × 250 + 0.2 × 250 = N" (250+250)

            500 N" = 50+50 N" = 0.2

※ 혼합 용액의 성질이 같으며(산, 산), (염기, 염기) : +

   혼합 용액의 성질이 다르면 (산, 염기) 중화반응으로 희석되므로 : ㅣ산-염기ㅣ

​

62. 25℃ 에서 어떤 물질은 그 포화용액 300g 속에 50g이 녹아 있다, 이 온도에서 이 물질의 용해도는 얼마인가 ?

   ① 10              ② 20             ③ 30                ④ 40

 [풀이] 용해도 = 용질 / 용매 × 100 ​

63. 20℃의 15% 소금물 100g 속에서는 소금이 몇 g 더 녹을 수 있는가 ? (단, 20℃ 에서 소금의 용해도는 약 36이다.)

   ① 15.6                 ② 16                     ③ 17                       ④ 18

[풀이] 15%의 소금물 용액 100g = 소금(용질) 15 g + 물 (용매) 85 g

          용해도 36 소금물 용액 136 g = 소금 36 g + 물 100 g

          100 : 36 = 85 : x, 100 x = 36 × 85, x = 30.6

             ∴ 30.6 - 15 = 15.6g

​

64. 다음 중 용해도의 정의로 옳은 것은 ? ②

   ① 용액 100g 중에 녹아 있는 용질의 g당량수            ② 용매 100g에 녹아 있는 용질의 g수

   ③ 용매 1ℓ에 녹는 용질의 몰수                                   ④ 용매 100g에 녹아 있는 용질의 몰수

​

65. 소금 300g을 물 400g에 녹였을 때 수용액의 %는 ? ②

   ① 42                 ② 43                   ③ 44                        ④ 45

 [풀이] % 농도 = 용질 / 용액 × 100

           % 농도 = [300 / (300 + 400)] × 100 = 42.86

​

66. 16%의 소금물 200g을 증발시켜 180 g으로 농축하였다. 이 용액은 몇 %인가 ? ③

   ① 17.58                    ② 17.68              ③ 17.78                       ④ 17.88

[풀이] % 농도 = 용질 / 용액 × 100 이므로 16%의 소금물 200g에는 32g의 소금이 들어 있다.

           따라서 (32 / 180) × 100 = 17.78

​

67. 기체 암모니아를 25℃, 750㎜Hg에서 용적을 측정한결과 800㎖ 였다. 이것을 100㎖ 의 물에 전량 흡수시켜 암모니아

       수용액을 만들 경우 중량백분률은 ?

   ① 0.52            ② 0.55                  ③ 0.5526                    ④ 0.6

[풀이] 암모니아 NH3 의 분자량 17, 이상기체 상태방정식 PV =w/MRT​

68. 0.2 M NaOH 0.5ℓ 와 0.3 M HCl 0.5 ℓ를 혼합한 용액의 몰농도는 ? ①

   ① 0.05M               ② 0.05N                    ③ 1.15 M                            ④ 1.5 M

[풀이] 혼합농도 산정식 : MV ± M'V' = M"(V + V')

            (0.3 × 0.5) - (0.2 × 0.5) = M" × (0.5 + 0.5)

             M"= 0.15 - 0.1, M" = 0.05

  ※ 혼합 용액의 성질이 같으며(산, 산), (염기, 염기) : +

      혼합 용액의 성질이 다르면 (산, 염기) 중화반응으로 희석되므로 : ㅣ산-염기ㅣ

​

69. 분자량이 120인 물질 10g을 물 100g 에 넣으니 0.5 M 용액이 되었다. 이 용액의 비중은 얼마인가 ? ①

   ① 0.66                      ② 1.66                  ③ 2.66                    ④ 3.66​

     여기서, a : %농도, M : 분자량, S : 비중

​

70. 30%의 진한 HCl의 비중은 1.1이다. 이 진한 HCl의 몰농도는 얼마인가 ? ②

   ① 9                      ② 9.04               ③ 10                     ④ 10.04

 [풀이] 몰농도 x = 1,000 × S × a/100 × 1/M

           여기서, a : %농도, M : 분자량, S : 비중​

71. 농도 96%인 진한 황산의 비중은 1.84이다. 진한황산의 몰농도는 ?

   ① 10 M                  ② 12 M           ③ 16 M                         ④ 18 M

 [풀이] 몰농도 x = 1,000 × S × a/100 × 1/M

            여기서, a : %농도, M : 분자량, S : 비중, 황산 H2SO4의 분자량 98​

72. 분자량이120인 물질 6g을 물 94g에 넣으니 0.5M 용액이 되었다. 용액의 밀도는? ③

   ① 0.9               ② 0.95                ③ 1                             ④ 1.2

  [풀이] 몰농도 M = (용질질량/분자량) / (용매부피 ㎖ / 1000 ㎖)​

위 그림은 비휘발성 용질이 녹아 있는 수용액의 상평형 그림이다. 액체/증기 경계선이 순수한 물보다 더 높은 온도 쪽으로 이동해 있게 된다.

예상한 것처럼 끓는점 오름의 크기는 용질의 농도에 비례한다.

끓는점의 변화는 다음식으로 나타낼 수 있다.

ΔT = Kb · ​m

​​

여기에서 △T는 끓는점 오름, 즉 용액과 순수한 용매 사이의 끓는점의 차이이며, Kb는 용매의 종류에 따라 결정되는 상수로서, 몰랄 끓는점 오름 상수라하고, m용질은 용액에 녹아 있는 용질의 몰랄 농도이다.

위 식에 대입을 하여 풀어 보면​

77. 50g의 물속에 3.6g의 설탕 (분자량 : 342)이 녹아 있는 용액의 끓는점은 약 몇 ℃ 인가 ?

      (단, 물의 몰오름은 0.513 이다)   ③

   ① 100.23             ② 100.21                ③ 100.11                    ④ 100.05

 [풀이] 끓는 점 오름 : ΔT = Kb · ​m​

78. 콜로이드 용액이 반투막을 통과하지 못하여, 정제하는데 사용하는 조작은 ? ③

   ① 브라운 운동               ② 틴들             ③ 투석                      ④ 삼투막

 [풀이] 투석(다이얼리시스) : 콜로이드가 반투막을 통과하지 못하는 현상

​

79. 다음 현상 중에서 헨리의 법칙으로 설명되는 것은 ?  ①

  ① 사이다나 콜라의 병마개를 따면 거품이 난다.          ② 높은 산 위에서는 물이 0 ℃ 이하에서 언다.

  ③ 바닷물은 0℃ 보다 낮은 온도에서 언다.                   ④ 극성이 큰 물질일 수록 물에 작 녹는다.

[풀이] 헨리의 법칙 : 기체의 용해도는 압력에 비례

​

80. 20℃ 의 물에 대한 설탕의 용해도는 204이다. 20℃ 의 물 500g에는 설탕이 몇 g까지 녹을 수 있는가 ? ①

   ① 1,020                ② 850                  ③ 102                  ④ 408

[풀이] 용해도(溶解度)는 용질이 용매에 포화 상태까지 녹을 수 있는 한도를 말하는데, 보통 용매 100g에 최대로 녹을 수

          있는 용질의 양(g)을 의미한다. 온도, 용매와 용질 종류 등에 영향을 받는다. 대부분의 경우 온도가 높아질수록 고체

          의 용해도는 증가하고, 기체의 용해도는 감소한다. 용해도를 표시할 때는 용질, 용매의 종류, 측정한 온도를 같이

          표시해야 한다.

    ∴ 100 : 204 = 500 : x, 100 x = 204 × 500, x = 1,020 g

​

81. 80번 문제에서 설탕의 포화 수용액 속에 설탕의 중량은 몇 %인가 ? ④

   ① 55                 ② 65                    ③ 57.1                        ④ 67.1

[풀이] 용해도는 용매 100g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 g수 이므로 용해도 204의 포화수용액의 질량은 100 + 204 g

          이다. 이에 대한 설탕의 중량비를 구하면  설탕의 중량비 = [204 / (100+204)] × 100 = 67.10 %

​

82. H2O + Cl2 → HCl + HClO 의 반응물 Cl2 의 변화는 ? ④

  ① 환원만 되었다.                                       ② 산화만 되었다.

  ③ 산화와 환원 둘다 되지 않았다.              ④ 산화도 되고 환원도 되었다.

[풀이] Cl2 는 산화수 "0"에서 HCl은 산화수 -1, HClO는 +1로 변화

​

83. 다음 화학반응 중 이산화황(SO2)이 산화제로 작용하는 것은 ? ③

  ① SO2 + H2O → H2SO4                     ② SO2 + NaOH → NaHSO4

  ③ SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O             ④ SO2 + Cl2 + 2H2O → H2SO4 + 2H2O

[풀이] 이산화황이 환원되는 것을 찾으면 된다. ③ 의 경우에 이산화황이 산소를 잃는다.

​

84. 다음 중 H2SO4의 S에 대한 산화수는 ? ②

  ① +4                         ② +6                  ③ -5                              ④ -4

[풀이] H+ × 2 = +2, O2- × 4 = -8

           -8 + 2 + x = 0, x = +6

​

85. 과망가니즈산칼륨에서 Mn의 산화수는 ? ②

  ① +3               ② +7                  ③ -3                      ④ -7

[풀이] 과망가니즈산칼륨 KMnO4 에서 원소별 산화수를 살펴보면

           K = +1, O = -2 이므로 +1 + x + -2 × 4 = 0, x = +7

​

86. 소금물을 전기분해할 때 음극에서 발생하는 기체는 다음 중 어느 것인가 ? ①

  ① H2                  ② O2                      ③ Cl2                    ④ N2

[풀이] 음극 (-) : 2H+ + 2e- → H2 (환원)

           양극 (+) : 2Cl- - 2e- → Cl2 (산화)

​

87. 1몰의 물을 완전히 전기분해하는데 필요한 전기량은 ? ②

  ① 1F               ② 2F                  ③ 3F                      ④ 4F

[풀이] 1F(패럿)이란 물질 1g 당량을 석출하는데 필요한 전기량을 말한다.

           화학반응에서는 수소원자 1g 또는 산소원자 8g과 반응하는 양을 1g당량이라 한다.​

   따라서, 1g 당량을 전기분해할 때 1F의 전기량이 필요하므로 2g 당량을 전기분해하는데 필요한 전기량은 2F이 된다.

​

88. CuSO4 용액에 0.5F의 전자를 흘렸을 때 약 몇 g의 구리가 석출되겠는가 ? ③  (단, Cu = 64, S = 32, O = 16)

   ① 20g             ② 18g                 ③ 16 g                    ④ 14 g

[풀이] 1F의 Cu2+는 64/2 = 32 g이 1g 당량에 해당한다. 문제에서 0.5F의 전자를 흘렸으므로 32g × 0.5 = 16g 이다.

​

89. 물을 전기분해하여 표준상태에서 22.4ℓ의 산소를 얻는데 소요되는 전기량은 ?

   ① 4F              ② 3F               ③ 2F                ④ 1F

[풀이] 물이 전기분해되는 경우 표준상태에서 산소(O2) 22.4ℓ는 32g이다.

          산소 O2- 의 1g당량은 16/2 = 8g이다. 1F은 1g당량을 전기분해하는데 소요되는 전하량이다.

          32g의 산소는 4g 당량에 해당한다. 따라서 소요되는 전하량은  1F × 32/8 = 4F이다.

​

90. CuSO4 용액에 7.8 A의 전류를 2시간 동안 통하면 Cu는 몇 g이 석출되겠는가 ? ②  (단, CuSO4의 분자량 = 63.54)

   ① 17                  ② 18.5                  ③ 19.5                     ④ 20

[풀이] 전기량 (C) = 전류(A) × 시간 (t : sec)

                            = 7.8 A × 2시간 × 3,600초 = 56,160C

          전기량 1F에 의해 석출되는 Cu의 양 = 63.54 / 2 = 31.77g

          96,500 : 31.77 = 56,160 : x

          x = 18.49 g

 ※ 패럿(farad, 기호: F)은 전기용량의 국제단위이다. 마이클 페러데이의 이름을 따서 지어졌다.

        화학에서 당량과 관련되어 쓰이는 다른 단위인 패럿(또는 패러데이 상수, 96,500 쿨룽)과 혼동될 여지가 있으나

        다른 물리량이다.

​

91. 다음 중 상온에서 액체인 금속은 ? ②

   ① Br               ② Hg                ③ Pb                 ④ Ag

[풀이] 금속 중 상온에서 액체인 것은 수은(Hg)만이 유일하며, 다른 금속은 상온에서 고체로 존재한다.

​

92. CuSO4에 Zn을 넣으면 Cu가 석출된다. 그 이유는 무엇인가 ? ②

   ① 아연이 구리 보다 원자번호가 크기 때문이다.          ② 아연이 구리 보다 이온화 경향이 크기 때문이다.

   ③ 아연이 구리보다 전자가 많기 때문이다.                  ④ 아연이 구리보다 단단하기 때문이다.

[풀이] 아연은 구리보다 이온화 경향이 크기 때문에 아연이 전자를 잃으면 그 전자를 구리이온이 얻어 구리로 석출된다.

​

93. 알칼리 금속 원소에 대한 설명으로 옳은 것은 ? ①

   ① 알칼리 금속은 주기율표상 1족 원소를 말한다.       ② 물과 반응하여 산소 기체를 발생시킨다.

   ③ 매우 안정하여 반응성이 작다.                                 ④ 반응성의 순서는 K < Na < Li 이다.

 [풀이] 알칼리 금속 원소는 주기율표상 1족 원소이며 물과 반응하여 수소 기체를 발생시킨다.

​

94. 탄산칼슘(CaCO3)은 물에 녹기 어려운 고체이나, 이산화탄소를 포함한 물에는 조금 녹는다. 그 이유는 무엇인가 ? ④

  ① 탄산칼슘이 분해되기 때문에                   ② 탄산성분이 생겨서 분해되기 때문에

  ③ 수산화칼슘이 녹기 때문에                       ④ 탄산수소칼슘이 생기기 때문에

[풀이] CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2

​

95. 묽은 염산을 가하면 기체를 발생시키는 금속은 ?

   ① Cu               ② Au                 ③ Ag                   ④ Mg

[풀이] 금속의 이온화 경향

K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au

​

96. 질산은(AgNO3) 용액을 가했을 때 노란색 침전이 생기는 것은 ? ④

   ① HF                ② HCl                ③ HBr                    ④ HI

[풀이] 질산은(AgNO3) 용액은 HI와 반응하면 노란색 침전이 생성된다.

           반면 HCl과 반응하면 흰색 앙금이 생성된다.

​

97. 할로겐 원소의 수소와의 결합력 세기를 옳게 표시한 것은 ? ①

  ① F > Cl > Br > I                         ② F > Br > I > Cl

  ③ I > Br > Cl > F                         ④ I > Cl > F > Br

​

98. 반감기가 5일인 물질 M(g)이 15일 후에는 얼마로 되겠는가 ? ②

   ① 1/16 M(g)          ② 1/8 M(g)          ③ 1/4 M(g)              ④ 1/2 M(g)

[풀이]​

99. 라돈(Rn)의 반감기는 3.8일이다. 1 × 10-2 g의 라돈이 19일 후에는 얼마나 남겠는가 ? ②

   ① 2.13 × 10-4 g            ② 3.13 × 10-4 g        ③ 4.05 × 10-6 g           ④ 4.18 × 10-6 g

[풀이]​

[풀이] β 입자 하나를 내놓으면 원자번호 1증가 , 질량수 변화는 없다.

​

#반감기 #원자번호 #전기분해 #헨리법칙 #삼투압 #몰분율 #몰농도 #중량백분률

#용해도 #산화물 #산화 #환원 #이온농도 #몰랄농도

​

1. 물의 전기 분해란?

​

​

2. 물의 전기 분해 화학반응식 분석

​

3. 전해질 원리 및 분석

물의 전기 분해 장치는 다음과 같이 생겼습니다.

전원 장치에서 전류를 내보내고, 전극은

물과 연결되어 있습니다.

전자(e-)는 (-)극에서 (+)극으로 이동합니다.

​

각각의 전극은 유리관으로 덮어

발생하는 기체를 모으는 것이지요.

​

여기서 잠깐

H2O의 특징을 보자면,

​

물 분자(H2O) 중 매우 극소수는

H2O → H+ + OH-

스스로 "이온화"가 되는 특성이 있습니다.

(물의 자동 이온화)

​

이온화된, H+ 와 OH-가

각각의 전극에서

수소 기체와 산소 기체가 되는 것이지요.

​

또한,

물은 매우 극소수만 스스로 이온화되므로,

순수한 물은 전기전도성이 없습니다.

​

따라서

전류가 흐를 수 있도록

추가로 "전해질"을 넣어주어야 합니다.

각각의 (+), (-) 전극은

​

(-)극 : H가 전자를 받음.

H2기체 생성↑

​

(+)극 : O가 전자를 잃음.

O2기체 생성↑

​

화학 반응식

2H2O → 2H2(-극) + O2(+극)

​

생성된 기체 부피비는

​

H2(g) : O2​(g) = 2:1 로,

​

기체가 나오는 것을 알 수 있습니다.

​

​

각각의 기체는 다음과 같이 확인할 수 있지요?

​

산소 기체(O2)는 성냥 불씨가 잘 타오름.

수소 기체(H2)는 성냥이 펑 하고 터짐.

​

​

굉장히, 간단한 실험 같지만..

​

​

실제, 화학 반응에서 각 전극에서 일어나는

반응의 원리를 조금 더 심.층.적.으로 알아보겠습니다.

​

고등학교 화학 공부를 하다 보면,

물의 전기 분해 반응식이

중학교 때 배운 반응식과 달리

​

상당히 복잡한 걸 알 수 있습니다.

​

...???!!

​

​

각 (+), (-)극에서 일어나는 반응이

너무도 생소하게 느껴지는군요..

​

​

원리를 설명하기 전에

전체 반응식을 정리해 보겠습니다.

화학반응식에서 각각의 반응식은

방정식처럼 더하고 빼는 방식이 가능합니다.

(헤스의 법칙)

반응식을 보면,

​

(+)극에서 얻은 전자(e-)의 수

=

(-)극에서 잃은 전자(e-)의 수

​

합하면 서로 "상쇄"되어 사라지지요?

​

​

각 반응식의 H+와 OH-는 합하면,

H2O분자가 되는군요.

4H+와 4OH-가 만나

4개의 물 분자(4H2O)가 생성된 걸 알 수 있습니다.

​

​

6H2O에서 생성된 4H2O를 빼주면,

최종적으로, "2H2O → O2 + 2H2" 로 정리 끝!

​

다음으로, (+), (-)극에서 일어나는

화학 반응식의 원리를 알아볼까요??

원리에 대해 알아보기에 앞서,

​

위에서 말했다시피,

H2O는 스스로 이온화가 되는 성질이 있습니다.

​

H2O → H+(수소이온) + OH-(수산화이온)

물의 자동 이온화

​

실질적으론 다음과 같지만,

2H2O → H3O+ + OH-

(H3O+ : 하이드로늄이온)

​

반응식과 설명을 간단히 하기 위해

위와 같이 나타내겠습니다.

​

이 극소수의 이온화된

H+와 OH-이 각각 (+)극과 (-)극에서

전자 이동이 일어나는 것이지요.

​

​

각각의 반응은 그림과 같습니다.

(+)극, (-)극에서 일어나는 물의 전기분해 반응

"(+)극"은 O의 전자를 전극에게 제공합니다.

(산화 반응)

​

H2O가 H+와 OH-로 이온화가 되면,

H+는 뺏길 전자가 없으니, pass!

​

OH-에서 전극에 전자(e-)를 제공합니다.

​

OH-​는 H와 O로 이루어진 공유결합이지만,

전기음성도 개념에 의하면,

​

산소(O)는 수소(H)보다

전자를 잡아당기는 힘이 훨씬 강하답니다.

전기음성도 : 산소(O) : 3.5, 수소(H) : 2.1

​

따라서,

공유결합을 하고 있지만

실질적으론, H의 전자는 O에게

빼앗긴 격이 되는 것이지요.

​

OH-​에서

산소(O)에 전자가 8개 (O2-)가 되겠지요??

여기서,

O의 여분의 "전자 2개"가

전극으로 빼앗기게 됩니다.

​

O2- → O + 2e-

​

이 산소 원자끼리 결합하여

산소기체 O2(g)​를 생성하는 것이지요.

​

반응식으로 순서대로 정리하면 다음과 같겠습니다.

​

H2O → H+ + OH-

​

→ H+ + H+ + O +2e-

​

→ 2H+ + 1/2O2(g) + 2e-

​

​

"(-)극"은 전극에서 나오는 전자를

물질이 받는 반응(환원 반응)입니다.

​

마찬가지로,

H+와 OH-로 물이 이온화되었을 때,

​

이번엔,

전자를 받아야 하므로

OH-가 아닌, 전자가 부족한

H+가 전자를 받게 되는 것이지요.

​

위의 그림을 보면

H2O 하나 당 H+가 전자(e-) 1개를 받습니다.

H2O → H+ + OH- + e- → 1/2H2(g) + OH-

​

(+)극과 "잃고 얻은 전자의 수"​를 맞추기 위해선

전체 반응을 2배를 해야겠군요.

​

2H2O + 2e- → H2(g) + 2OH-

​

각각의 반응식에 x2를 해주면,

처음의 그림과 같은 화학 반응식이 나오는군요!!

​

(+)극은 OH-가 전자를 잃고(산화), O2(g) 생성

(-)극은 H+가 전자를 얻어(환원), H2(g) 생성

​

된다는 걸 알 수 있습니다.

​

​

최소 고등학교 화학1 이상의 개념이 필요하므로

중학교 학생들에겐 어렵게 느껴지겠습니당..

​

​

다음으로,

더욱 복잡한..

전해질의 원리를 알아볼까요??

​

전해질이란..?

​

전기 전도성이 없는 순수한 물(H2O)이

전류가 흐를 수 있도록 넣어주는 물질을

전해질이라 합니다.

​

​

전해질 원리를 그림으로 볼까요??

황산나트륨(Na2SO4)전해질의 흐름

전해질이 있는 수용액에 전류가 흐르면,

​

(-)극에서 오는 전자를 받기 위해,

양이온 (Na+)가 이동.

​

(+)극에 전자를 내보내기 위해,

음이온 (SO42-)가 이동.

​

그림과 같이 양이온과 음이온이

각각의 극으로 이동하여 전자를

제공받거나 제공하려 하지요.

​

but,

​

(-)극을 보면 실제로 전자(e-)를 제공받는 것은

Na+가 아닌 근처의 H+가 대신 제공받아

"H2가 생성"되는 것이지요.

Na+보다 H+가 더 전자를 받기 선호한다는 뜻.

(H+가 Na+보다 "환원"되려는 성질이 더 강함.)

​

​

(+)극도, SO42-가 전자​를 제공하는 것이 아닌,

근처의 OH-이 전자를 제공하는 것이지요.

SO42-보다 OH-속 O가 전자를 더 제공하기 쉽다는 뜻.

(SO42-보다 OH-가 "산화"되려는 성질이 더 강함.)

​

다소 의미가 어렵지요??

​

다시 말해,

전해질의 양이온과 음이온이

H+, OH-와 전자를 받거나 얻는 과정에서

"경쟁"한다는 뜻입니다.

누가 더 전자를 원하는가..?! ㅇ.ㅇ

​

​

누가 더 산화, 환원되려는 성질이 강한가에 따라

전해질이 될 수도 있고 아닐 수도 있습니다.

예를 들어,

전해질이 염화 구리CuCl2(aq)를 보겠습니다.

(-)극에서 H+대신, Cu2+가 전자를 받게 되면서,

Cu가 (-)극에서 석출되어 버립니다.

Cu2+가 전자를 얻으려는 성질이 더 강함.

​

(+)극에서도 Cl-가 전자를 제공하게 되면서,

Cl2(g)가 나오게 됩니다.

Cl-가 전자를 제공하려는 성질이 더 강함.

​

따라서,

CuCl2는 물의 전기분해 실험에서

"부적합한 전해질"이 되는 것이지요...

​

그림을 보면 볼트(V)가 있는 걸 알 수 있듯이,

이쪽과 관련된 개념은

"전기화학 개념"이랍니다.

내용을 이해하기엔 다소 어려움이 있지요..

​

​

흔히, 우리가 아는 개념으로는

금속의 이온화 경향성 크기가 있습니다.

​

K > Ca > Na > Mg > Al > Zn … > H > Cu > Hg …

​

각각의 원소가

이온화되려는 경향의 크기를 나타내지요.

Na → Na+

H → H+

Cu → Cu2+

​

Na은 H보다

Na+로 남으려는 성향이 더 강하기 때문에,

(-)극에서 전자가 들어오면,

H+가 받게 되지만,

​

Cu는 H보다

Cu2+로 남으려는 성향이 더 약하므로,

(-)극에서 전자가 들어오면

H+보다 먼저 전자를 챙겨 "환원" 되는 것이지요.

고등과정에선 이 정도 선으로만, 이해하셔도 충분합니당.

원소마다 전자를 얻는 정도를

(물질이 환원되려는 정도)

1M, 1atm에서 "H+, 0V를 기준"으로

전압으로 나타내는

대표적인 "표준 환원 전위 표"가 있습니다.

간단히만, 설명하자면

각 물질이 "환원될 때의 전압"을 나타낸 것이랍니다.

​

전압(V)이 높을수록 "환원"이 잘 됨. (산화가 잘 안됨.)

전압(V)이 낮을수록 "산화"가 잘 됨. (환원이 잘 안됨.)

​

표에서 Na+를 보면, -2.71V군요.

산화되려는 성질이 강한 놈입니다.

​

(-)극에서 환원 반응이 일어날 때,

Na+, H2O, Cu2+

를 비교해 볼까요?

​

Na+ : -2.71V

​

(-)극 H2O 반응 : -0.83V

표에서, 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- 참고

​

Cu2+​ : +0.34V

​

"전압 크기 순서"로 정리하면,

​

Cu2+ > H2O > Na+

​

즉, Cu2+가 환원되려는(전자를 얻는)성향이

가장 강하기에 H+보다 Cu2+ 우선적으로

전자를 받아 Cu(s)으로 석출되는 것이지요.

​

​

(+)극은 OH-나 전해질의 음이온이

산화 반응(전자를 잃는)이 일어나는 곳이지요?

​

다시 말해

OH-보다 산화하려는 성향이 약해야,

OH-가 먼저 산화되겠지요.

​

산화가 약하다는 것은,

환원하려는 성질이 강하다는 것이지요?

​

환원되려는 성질이 강한 놈은

표에서 오른쪽 위에 있는 물질들입니다.

17족 원소인 F가 있지요.

+2.87V로 가장 높게 나타납니다.

​

이러한 물질들은 환원되려는 경향이 강하니

본인이 산화되기 싫어하는 물질입니다.

​

(+)극의 물의 반응에서

환원전위 값이 1.23V이니

​

이보다 더 높은 값을 갖는 물질들은

(+)극에 작용하는 음이온으로써

적합한 전해질이 될 수 있는 것이지요.

​

단!

​

표의 기준이 모두 들어맞는 것은 아닙니다.

Cl-와 같은 경우,

환원전위가 1.23V보다 높지만,

Cl-는 OH-보다, (+)극에서 먼저

산화되어 Cl2(g)를 생성하기도 합니다.

(Cl-는 부적합한 음이온)

​

위의 표와 달리

실제 분해반응에서 OH-가 산화하기 위해선

더 높은 전압이 요구되기 때문이지요..

이러한 현상을 과전압이라고 합니다.

​

표는 어느 정도 참고 자료가 될 뿐입니다.

​

전해질로 쓰일 수 있는 대표적인 음이온들은

표에는 없지만,

SO42-, NO3- 등이 있습니다.

​

이러한 놈들은 앵간해선 산화하지 않기 때문에,

(+)극에서, H2O의 OH-가 산화하게 되는 것이지요.

​

#전기분해 #전기화학 #음극 #양극 #산화 #전자 #음이온 #전해질

1. 당량

 ▣ 당량은 영어로 equivalent weight 을 말한다.

      즉, 당량의 '량(量)'은 weight인 질량을 말한다.

      당량은 질량의 개념이다.

 ▣ 화학반응에서 당량은 아래 3곳에서 사용된다.

   ① 원소의 당량

   ② 산, 염기의 당량

   ③ 산화제, 환원제의 당량

 ▣ 이 중에서 가장 기본적인 원소의 당량에 대해 알아 보자.

   ⊙ 원소의 당량은 다음 식으로 나타낸다.​

여기서, 원자량은 탄소의 원자량을 12로 했을 때 다른 원소들의 상대적인 질량개념이다.

상대적인 값이므로 원자량의 단위는 없다.

   ex : C = 12, H = 1, O = 16, N = 14

원자가는 원소의 화학적 특성으로 '반응할 수 있는 최외각 전자수'라고 보면 된다.

     ex : H = 1, O = 2, C = 4, N = 3

​

이제 산소의 당량을 알아 보자.​

이제 공식처럼 외우기 전에 당량의 숨은 의미를 알아보자.

산소를 예로 든다면 원자 상태에서 불안전한 산소 원자가 화학반응을 할 때

안전한 비활성기체인 Ne (원자번호 10) 처럼 되기 위해서 보통 전자 2개가 필요한데

당량의 개념은 반응에 참여하는 전자수 1개 기준으로 정의된 질량을 말한다.

즉, 산소원자 1개가 전자 1개와 결합할 때 필요한 산소원자의 원자량이 산소원소의

당량인 것이다.

​

#당량 #원자가 #당량수 #원소 #질량 #원자량