화학반응의 종류와 용액의 화학량론

1. 화학반응의 종류와 용액의 화학량론 제 4 장

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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)

6. 전기 전도도 • 전류를 흐르게 하는 능력 • 센 전해질 • 약한 전해질 • 비전해질 • 용액에서 전류가 흐르는 정도는 존재하는 이온수에 비례 • Electrical conductivity of aqueous solutions

7. Electrolytes • Strong - conduct current efficiently • 물에 녹았을 때 완전히 이온으로 분리되는 물질 • 물에 녹는 염, 센 산, 센 염기 • NaCl, HNO3

8. Acids • Strongacids:dissociatecompletelyto 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

9. 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

10. 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

11. Molarity • Molarity (M) = moles of solute per volume of solution in liters:

12. 표준용액 • 표준용액 : 농도를 정확히 알고 있는 용액 • Steps involved in the preparation of a standard aqueous solution

13. Common Terms of Solution Concentration • 묽힘 • 진한 형태로 된 용액(저장용액)에 물을 첨가해서 원하는 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)

14. 주어진 용액의 부피를 정확히 측정하여 옮기는 기구 부피피펫 한 가지 부피만을 정확히 측정 표시선 까지 액체를 채운 후, 피펫에 나타낸 부피를 옮긴다 측정피펫 눈금이 새겨져 있어 액체의 부피를 정확히 잴 수 없다 (5mL, 10mL, 25mL) 피펫

15. 묽힘 • 물에 의한 묽힘은, 용질의 몰수를 변화시키지 않는다 • M1×V1 = 묽힘 전의 용질 몰 수 = 묽힘 후의 용질 몰 수 = M2×V2

16. Types of Solution Reactions • Precipitation reactions • AgNO3(aq) + NaCl(aq)  AgCl(s) + NaNO3(aq) • Acid-base reactions • NaOH(aq) + HCl(aq)  NaCl(aq) + H2O(l) • Oxidation-reduction reactions • Fe2O3(s) + Al(s)  Fe(l) + Al2O3(s)

17. Precipitation reactions • 두 용액이 섞일 때, 흔히 불용성 물질이 만들어 진다. 즉 고체가 용액 내에서 만들어져 분리된다 • Ba(NO3)2(aq) + K2CrO4(aq)  products

18. Precipitation reactions • Ba(NO3)2(aq)+K2CrO4(aq)BaCrO4(s)+2KNO3(aq)

19. Precipitation reactions • AgNO3(aq) + KCl(aq)  AgCl(aq) + KNO3(aq)

20. 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.

21. Describing Reactions in Solution • 분자반응식(Molecular equation) • reactants and products as compounds • AgNO3(aq) + NaCl(aq)  AgCl(s) + NaNO3(aq) • 전체이온반응식(Complete ionic equation) • 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

22. Stoichiometry Steps for reactions in solution

23. Performing calculations for acid-base reactions ※산-염기 반응은 흔히 중화반응(neutralization reaction)이라 한다

24. Key Titration Terms • 적정 • 농도를 알고 있는 용액(적정시약)을 뷰렛으로부터, 분석하려는 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 종말점이라 한다

25. Key Titration Terms • 산-염기의 적정 • 용액의 표준화

26. 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

27. 산화수

28. 산화(oxidation) 산화상태의 증가(전자를 잃어버림) 환원(reduction) 산화상태의 감소(전자를 얻음) 산화제 - 전자받개 환원제 - 전자주개 2Na(s) + Cl2(g)  2NaCl(s) Na  산화 / 환원제 Cl2 환원 / 산화제 산화와 환원은 항상 동시에 일어난다 산화-환원 반응의 특징

29. Balancing by Half-Reaction Method • Write separate reduction, oxidatio reactions • For each half-reaction: • Balance elements (except H, O) • Balance O using H2O • Balance H using H+ • Balance charge using electrons • If necessary, multiply by integer to equalize electron count. • Add half-reactions. • Checkthatelementsand charges are balanced

30. Half-Reaction Method - Balancing in Base • Balance as in acid • Add OH-that equals H+ ions (both sides) • Form water by combining H+, OH- • Check elements and charges for balance.