일반화학 - 분자구조와 열역학 [환경의 끝]

1. 결합, 분자구조와 기하형태

 

* 이온결합 : 쉽게 부스러짐, 녹는점 끓는점 높음, 전기적 중성

이온간 거리 짧을수록 결합력에 의해 녹는점, 끓는점 높아짐 NaF> NaCl > NaBr(반지름)

- 공유결합 : 무극성 유기용매에 잘 녹음, 녹는점 끓는점 높으나 이온결합보다 낮다(결합 약하다)

- 배위결합 : 비공유 전자쌍을 지닌 원소가 전자 한쌍을 제공하면서 생기는 결합 (루이스 산, 염기)

- 결합력의 크기 : 화학결합(공유결합 > 이온결합) > 수소결합 > 쌍극자 인력 > 런던 분산력

쌍극자 인력 : 이온결합의 1%, 수소결합 20%, 이온간 거리의 4승에 반비례

런던 분산력(반데르발스 힘) : 무극성 분자간에서 일시적으로 나타나는 순간 쌍극자, 분자량에 비례

 

* 고체결정의 구조

- 단순 입방구조 : Po

- 면심 입방구조 : NaCl, Al, Cu, Au

- 체심 입방구조 : Cr, Mo, W

 

* 반발력의 크기 : 비공유-비공유 > 비공유-공유 > 공유-공유

* 확장 팔전자 규칙 : 3주기 이상, 3s 궤도의 전자 하나를 d 궤도로 전이하면서 전이껍질 확장

* 원자가 결합이론

1) 핵간 거리 먼 원자들이 서로 접근

2) 가까워 지면서 위치에너지 감소, 결합세기 증가

3) 점차 가까워지다 위치에너지 최소인부분 결합세기 최대 -> 이때 핵간거리가 결합길이

4) 더 가까워 질수록 핵간 반발력에 의해 에너지 증가

 

* 결합 차수 : 1s2 2s2 2p4 형태로 표시 전자쌍 그림그려보기 -> 공식 대입

p오비탈에서( 총 결합 전자수 - 미결합 전자수 ) /2 (+,-이온의 경우 그림 확인 증감)

포화시 전자수 8 -( 총 전자수 – 포화시 전자수(보통 8) ) /2



* 분자구조에서 중심원자의 공유전자쌍이 5, 6개인 경우 - > 결합각 90도

* 혼성 궤도함수의 에너지 준위 : 1s < 2s < 2sp < 2p

* 형식전하 = 원자가 전자수 - (비공유 전자수 + 공유결합 전자수/2 )

 

* NaCl -> 면심입방구조 / 한 원자당 인접한 이온 수 6개(입체적 생각) / 내부 정팔면체

* XeF2 분자구조의 이해 -> 중심원자 Xe에 주위 전자쌍 5개, but 직선형

* 에테인(에탄) – 에틸렌(에텐) – 아세틸렌(에틴) (C2H6, C2H4, C2H2) / 삼중 에너지 크고, 반응성큼

* 마디 : 전자가 발견될 확률이 0 인 공간 -> n값이 커질수록 많아짐, n-1개

* H2O(104.5), H2S(92), H2Se(91), H2Te(90)의 결합각 비교

-> 아래로 갈수록 전기음성도 작아지므로 중심각도 작아짐

* 이온결합물질의 결합성(녹는점, 끓는점 비교)

1) 이온결합성(전하량)비교 : 양전하 * 음전하

2) 핵간거리 비교 거리 가까울수록 세다

 

* XeCl4, SF4의 구조 이해 -> 확장된 옥텟규칙 SF4 삼각뿔,시소형/ Xe(비활성기체) 정팔면체

 

1. 화학양론

 

* 원자량 : F(19) Na(23) Cl(35.5) Al(27) Si(28) Ca(40) Fe(56)

* 열량(Q) = 물질의 질량(G) * 비열(Cp) * 온도차(dt) -> 이용해서 비열(Cp) 구할 수 있다

* 이상기체 되기 위한 조건 : 밀도 0에 가깝고 고온에서 분자 부피 무시, 분자간 힘 무시할 정도

-> P가 낮을수록(낮은압력), T가 높을수록 이상기체에 가깝다

* 이상기체 상태방정식

PV = nRT (보일 부피-압력 / 샤를 부피-온도 / 아보가드로 부피 – 몰수 / 돌턴 – 부분압력)

* 실제기체 부피변화 -> 기체분자간 인력, 반발력 고려해야함

* 반데르발스 상태방정식 -> 인력 반발력 고려

V= nRT/V-nb – an2/V2 (a = 인력 상수 , b = 반발력 상수)

1) a > b 2) 수소결합 > 극성 > 무극성(분자량 크기) > 0족기체

 

* 원자의 평균 온동속도 : 절대온도의 제곱근에 비례

 

* 농도의 개념

1) 몰농도 : 용액 1L 의 용질의 몰 수

2) 노르말농도(규정농도) : 1L랑 용질의 g당량 수 = M * 가수 질량/(분자량/가수)

3) 몰랄농도 : 용매 1kg에 녹아있는 용질의 몰수

 

* 비중, 질량퍼센트 존재 H2SO4 몰농도 -> 비중*1000 * 질량퍼센트 / 분자량

* 작용기의 특성

1) 하이드록실기(–OH) : 물에 대한 용해성이 좋으며, 산과 반응, 나트륨 반응 수소

2) 포르밀기(-CHO) : 대체로 환원성으로 은거울반응과 펠링용액 반응

3) 카르복실기(-COOH) : 대체로 산성 / 4) 아미노기(-NH2) : 대체로 염기성

 

* 실험식의 산정(백분율) : 30, 40, 40%인 경우 30, 40, 40 g 으로 생각, 원자량으로 나누고 가장 작은 값으로 나눠서 최소 정수비 산정

 

* 연소반응식 : CmHn + (m+n/4)O2 -> mCO2 + n/2 H2O

* M(몰농도)V= M’V’ / NV = N’V’

 

2. 물질의 특성, 기본 법칙 및 열화학 양론

 

* 물의 융해곡선 – 기울기, 이산화탄소 + 기울기 (-기울기란 고체의 밀도가 액체의 밀도보다 작음)

* 용해도 : 어떤 온도에서 용매 100g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 g수

 

* 열역학 제 1법칙 : 전체 에너지량 일정 – 에너지보존

* 열역학 제 2법칙 : 우주 엔트로피 자발적 과정에서 증가, 평형과정에서는 변하지 X

* 열역학 제 3법칙 : 순수한 결정물질 엔트로피 절대영도에서 0

* 헤스의 법칙 -> 합산법칙 : 경로에 관계없이 총합은 항상 일정, 열합산 법칙

* 배수비례의 법칙(돌턴) : 일정 질량비의 법칙

(H2O, H2O2 / CO, CO2 / SO2, SO3/ N2O3, NO)

* 라울의 법칙 : 증기압 법칙, 일정 성분의 부분증기압력은 전체 증기압에서 몰분율 곱한것과 같다

* 푸리에 법칙 : 열전도에 있어서 온도차이가 있는 경우 높은쪽에서 낮은쪽, 면적*전도도*경사

* G= H-TdS (G= -R*T* lnK)