일반화학 - 원자의 구성 등 [환경의 신]

1. 일반화학 총론 정리

 

* 원자의 구성에 따른 발견

 

- 돌턴 : 원자 쪼갤 수 없는 작은 구형의 모형

- 전자 : 톰슨 음극선 실험 - > + 전하 균일한 구 속에 – 전하 박혀있는 형태

- 원자핵 : 러더퍼드 알파입자 산란실험 -> 질량 가운데 원자핵 집중 주위 전자

- 보어 원자모형 : 수소원자 선스펙트럼 설명, 전자는 특정 에너지 궤도, 불연속적(양자화되어있다)

 

- 양성자 : 골드슈타인 음극선관에서 양극선 방출

- 중성자 : 채드윅

- 전자의 전하량 : 밀리컨과 플레처의 기름방울 실험

 

* 오비탈

 

- sp 혼성 : 1개 s오비탈과 1개 p오비탈 - > 2개의 sp오비탈(선형)

- sp2 혼성 : 1개 s오비탈과 2개 p오비탈 - > 3개의 sp2오비탈(삼각평면)

- sp3 혼성 : 1개 s오비탈과 3개 p오비탈 - > 4개의 sp3오비탈(정사면체)

- sp3d : 삼각쌍뿔, 시소형 / sp3d2 : 정팔면체

(입체수 SN의 개념 : 중심원자의 공유전자쌍 + 비공유전자쌍)

(공유전자쌍 개수와 비공유전자쌍의 개수 포함)

 

- 주양자수, n : 에너지 준위 결정하는데 중요, 멀어질수록 에너지 증가 (n=1이상)

- 방위(부) 양자수, l : 오비탈의 모양(s,p,d,f ...) / s부터 0 ,1, 2, 3 (n-1)

- 자기 양자수, ml : 오비탈의 방향으로 –l ~ +l까지 정수값 / s=0 , p=-1,0,1, d=-2~2

- 스핀 양자수, ms : 전자의 회전방향으로 시계방향 회전 +1/2 과 반시계 –1/2 두값만 가짐

 

- n=1 전이될 때 라이먼(자외선) , 2일 때 발머(가시광선), 3일 때 파센계열(적외선)

 

1) 파울리 베타원리 : 전자 오비탈당 2개씩, 스핀 방향같이 X, 한 원자 내 4가지 양자수가 모두 동일한 전자는 존재하지 않는다 (n,과 l 같을 수 없다, ms=0 불가 .. )

2) 훈트 규칙 : 홀전자 수 많아지도록 전자 채워짐 - > 반발력이 작기 때문에 안정

3) 쌓음 원리 : 에너지 준위 낮은 상태부터 전자 채워짐

예외) Cr(크롬, 원자번호 24) / 예상 :1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4/ 실제 ---3p6 4s1 3d5

Cu(구리, 원자번호 29) / 예상 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9/ 실제 ---3p6 4s1 3d10

---> Cr+, Cu+ 의 경우 4s1의 전자가 날라간다 / Co의 경우 4s2 먼저 채워짐, 예외X

 

* 주양자수와 에너지 준위 : En = 1312/ n2 이용 에너지차이 계산

E=h(플랑크상수) *C(빛의속도)/파장 =hf

- 수소원자 스펙트럼 흑체복사와 유사 X 흑체복사는 연속적, 스펙트럼 불연속적

 

* 최초 주기율표 : 멘델레예프, 원자량 순서 / 현재 : 모즐리, 양전하수(원자번호) 결정 방법

* 금속의 산화물 염기성, 비금속의 산화물 산성

 

* 주기율표 특징

- 왼쪽아래 갈수록 원자반지름 증가, 금속성(반응성) 증가, 이온화경향 증가, 환원력 증가. 오른쪽 위 이온화E, 전자친화도, 비금속성 증가, 산화력 증가

- 이온화에너지 주기성의 예외 : 13족 B, Al (부양자수 변화 감소) / 16족 O, S (전자배치의 변화 감소)

- 전자친화도 이온화에너지의 반대개념 : 이온화에너지는 전자 제거 /전자친화도는 전자 받아들임 -1가

- 전자친화도 주기성의 예외 : 2족 15족

- 전기음성도 : 1주기 H(2.1) / 2주기 F(4.0)기준 0.5 감소 / 3주기 Cl(3.0) 기준 0.5 0.4 0.3 0.3 0.3 ..

4주기 Br(2.8) 기준 0.4 0.4 0.2 0.2 .. 감소

-> 결합성 판단 : 공유결합성(전기음성도 차이 1.7미만) / 이온결합성 – 차이 1,7이상

 

- 1차 이온화에너지가 가장 큰 원소 : 헬륨(He) / 비활성기체 가장 크다 / 전자친화도는 할로젠원소 큼

- 이온화에너지 크기 비교 : 1) 주기 작은 것이 크다 2) 족 높을수록 크다 순서대로

- 비활성기체와 그 음이온,양이온 이온화에너지 비교 : 양이온>비활성>음이온 (양성자 많아 인력 큼)

 

* 할로젠 원소

- 질산은과 반응하여 각각 독특한 색의 할로젠화은의 침전물 형성, 염화은 흰색, 브롬화은 노란색, 요오드화은 노란색, 플루오르화은 침전물 형성 X(물에 용해되기 때문)

- 상온에서 각각 독특한 색을 가진 형태로 존재

- 위로갈수록(주기 낮을수록) 반응성이 크고, 아래(주기 클수록) 색 짙고, 수소화합물 산성도 높아진다 위로갈수록 강산, HF의 경우 수소결합으로 인해 결합 세므로 약산

- 상온에서 F(담황색 기체), Cl(황록색 기체), Br(적갈색 액체), I(흑자색 고체)



* 전이원소

- 3- 11족 원소, 활성 작고 밀도 큰 중금속, 녹는점, 끓는점 높다, 족 관계없이 성질 거의 비슷, 부분적으로 채워진 d,f 오비탈, d오비탈도 결합 하므로 여러 가지 산화수, 색 띄는 종류 많다, 착이온 존재

원자가 전자가 1~2개 이기 때문에 성질 서로 비슷하다

 

* 준금속 : B, Si, Ge, As, Sb, Te

* 수소원자의 선스펙트럼 -> 가시광선 영역, 붉은색부분 집중(보라색 6->2/ 붉은색 3->2)

* 전자 잃을 때 - > 에너지 흡수(이온화에너지, 산화시)/ 전자 얻을 때 에너지 방출(전자친화도, 환원)