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화학결합과 분자구조 2 전기음성도와 결합극성화합물의 화학적 성질을 이해하기 위해서는, 이온결합과 공유결합을 알아야 한다. 생체물질인 hydroxyapatite, Ca10(PO4)6(OH)2는 이온결합과 공유결합, 모두를 갖고 있다. 어느 결합이 이온결합이 될지, 공유결합이 될지 어떻게 예상할 수 있을까? 전기음성도와 결합극성에 대해 알아보도록 하자. 공유결합에서 전자의 공유와 이온결합에서 전자의 이동은 결합연속체의 두 말단을 의미한다. 전기음성도금속과 비금속의 이온결합에서는, 하나 이상의 전자들이 금속에서 비금속으로 이동한다. 금속에 비해, 비금속이 상대적으로 전자를 더 많이 끌어당긴다. 공유결합에서는, 크기는 작으면서 전자 친화도가 큰 비금속원자들이 전자를 끌어당기는 힘이 세다. 공유결합에서 공유 전자에 대한 원 자의 인력을.. 2024. 8. 7.

화학결합과 분자구조 이온결합모든 화학결합은 반대 전하를 가진 입자들 간의 인력에 의한 것이다. 가장 간단한 예가 이온결합인데, 반대 전하의 이온 사이에 정전기적인 인력이 작용한다. 이 성분 이온화합물은 금속과 비금속 간에 형성되는 화합물로, 두 원소의 금속성이 차이가 클수록 화합물은 이온성을 갖기 쉬워진다. 이온화합물은 주기율표에서 멀리 떨어져 있는 원소들이 결합된 것이다: 왼쪽에 위치한 금속과 오른쪽에 위치한 비금속. 이온화합물을 좀 더 이해하기 위해, 다음 질문에 대해 답해보자.금속원소는 양이온을 형성하고, 비금속원소는 음이온을 형성한다. 왜?이온 간의 인력에너지가 이온형성에 필요한 에너지를 어떻게 보상하는가?이온반경은 음이온과 양이온 간의 결합세기에 어떤 영향을 미치는가? 양이온의 형성이온화에너지와 전자친화도에서, 이.. 2024. 8. 6.

주기율표와 원자구조 2 파울리 배타원리와 전자배열원자의 구조를 다른 양자역학모델에 따르면, 전자는 원자의 특정 오비탈을 차지한다고 되어 있다. 각각의 원소들에 대한 원자의 화학적 거동을 이해하기 위해, 전자가 오비탈에 분포하는 방법을 이해할 필요가 있다. 얼마나 많은 전자들이 오비탈을 차지할 수 있을까? n, l, ml의 양자수 값에 특정 규칙이 있듯이, ms 양자수도 제한이 필요하다. 파울리의 배타 원리는 원자 안의 두 전자는 같은 양자상태를 가져서는 안 된다고 기술하고 있다. 두 전자의 n, l, ml 값이 같다면, 스핀양자수(ms)가 달라야 한다. 이 원리의 핵심은 두 전자가 같은 오비탈을 차지할 수 없음이다. 두 전자가 같은 오비탈을 차지할 경우, 두 전자는 쌍을 이룬 스핀(pin paired)이어야 하며, 하나는 스핀.. 2024. 8. 5.

주기율표와 원자구조 전자기파 스펙트럼빛이라 하면 단순히 가시광선 (visible light)을 생각한다. 우리 눈이 감지하는 빛은 전자기파 스펙트럼(electromagnetic spectrum)의 일부로, 밝게 빛나는 전구에서도 방출된다. 전자기 방사선에는 가시광선 이외에도 라디오파, 마이크로파, X-선이 있다. 전자기(electromagnetic)라는 단어는 빛의 성질에서 유래한 것이다. 예로부터 빛이란, 공간을 이동하는 파동(wave)으로 여겨졌는데, 공간의 한 성분은 전기장이고 다른 성분은 자기장이다. 빛의 파동성을 이해하기 위해 파동의 성질을 알아보도록 하자. 빛의 파동성빛의 많은 특성들이 파동의 성질로 설명되는데, 파동은 파장, 진동수, 속도, 진폭으로 정의된다. 파장(wavelength)은 같은 위상을 가진 서로.. 2024. 8. 4.

기체 압력자동차 타이어에 공기를 주입하는 일부터 일기예보에 이르기까지, 압력이란 단어를 흔하게 접하 기 때문에 압력을 별생각 없이 받아들인다. 하지만 기체의 움직임을 과학적으로 연구하기 위해 서는 압력에 대한 전문적인 이해가 필요하다.압력(pressure)은 단위 면적당 가해지는 힘이다. 기체의 압력을 유발하는 힘은?대기압은 공기 분자의 무게에 의한 힘으로, 공기 분자는 중력에 의해 지표면으로 끌어당겨진다.기압의 존재를 눈으로 볼 수는 없지만, 용기 안의 공기를 제거하면 대기압을 쉽게 설명할 수 있다. 용기 안의 공기가 더 이상 용기 벽을 지탱할 수 없을 때, 용기가 단단하더라도 대기압 때 문에 찌그러진다. 분자수가 증가할수록 분자들의 총무게도 증가하기 때문에, 대기압은 고도에 따라 달라진다. 그렇다면 용기에.. 2024. 7. 31.

화학양론 화학양론의 기초화학에서 화학양론(stoichiometry)은 양적관계를 나타낼 때 사용된다. 특정물질이 “얼마나 많이” 소모 또는 형성하는가 라는 질문이 바로 화학양론이다. 반응식에는 반응에 참여하는 입자수가 표시되어 있다. 균형을 맞춘 반응식의 화학양론계수는 입자수에 관한 것이지 질량에 관한 것이 아니다. 용액의 질량과 부피는 측정하기 쉬운 양이지만, 반응에 참여한 입자수를 직접적으로 측정할 수는 없다. 화학자들은 질량 또는 부피의 일치하지 않는 단위를 해결하기 위해, 이들 값을 몰(mol)수로 변환시켜 사용한다. 따라서 반응식의 균형을 맞추는 것이 제일 중요하다. 균형 맞춘 반응식에서의 몰비메테인(CH₄, methane)은 연소가 가능한 가장 간단한 탄화수소로, 균형 맞춘 반응식은 다음과 같다. CH.. 2024. 7. 24.

분자, 몰, 화학식 2 반응식의 이해와 몰지금까지의 화학반응식은 미시적 관점에서 다른 것으로 개별 분자 간의 반응을 보여준다. 거시적 관점에서는 화학반응식에서 양적 측면을 다룬다. 화학반응식의 이해수소와 산소는 폭발적 반응을 통해 물을 생성한다.2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(g)위의 반응식을 보고 우리는 다음과 같이 읽는다. “두 개의 H₂ 분자는 한 개의 O₂ 분자와 반응하여 두 개의 H₂O 분자를 생성한다.” 정확히 말하면 두 개의 H₂ 분자에 한 개의 O₂ 분자가 필요하다. 즉 이십 개의 H₂ 분자는 열 개의 O₂ 분자와 반응하여 이십 개의 H₂O 분자를 생성한다고 말할 수도 있다. 두 문장을 보면 두 가지 규칙이 존재한다. 첫째, 화학양론계수를 사용하였다. 반응에 사용된 수소 분자는 산소 분자의 두 배이다. 둘.. 2024. 7. 19.

분자, 몰, 화학식 화학반응식의 표기법화학반응식은 한 개 또는 그 이상의 화학종이 새로운 물질로 변하는 것을 나타내기 위해 사용된다. 각각의 반응식을 양쪽에 표기하며, 반응은 왼쪽에서 오른쪽으로 진행된다. 반응물(reactant)을 식의 왼쪽에, 생성물(product)은 오른쪽에 표기하고, 화살표를 사용하여 변화를 나타낸다. 반응물 → 생성물 화합물의 물리적 상태는 고체는 (s), 액체는 (l), 기체는 (g)로 표기한다. 수소와 산소의 반응을 예로 들었다. 2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(g) 이 반응식에서 모든 물질은 기체이며 (g)로 표시하였다. 이 반응은 높은 온도에서 일어나기 때문에, H₂와 O₂의 혼합물에 불을 붙이지 않는 이상 안정하다. 반응이 일어나는데 필요한 조건을 화살표 위에 기호를 이용하여 표.. 2024. 7. 18.

원자와 분자3 무기화학과 유기화학화학의 가장 기초적인 분야는 유기화학과 무기화학이다. 유기화학은 생명체와 관련된 화학이라는 의미에서 명명되었으나, 현대에는 탄소화합물과 관련된 학문이다. 무기화학 - 주족과 전이금속대부분의 무기화합물은 상대적으로 크기가 작으며, 각 분자의 원자들은 공유결합을 하고 있다. 또한, 같은 족에 속한 원소는 유사한 화학적 성질을 갖는 경향이 있다. 1족의 모든 금속은 1+가의 양이온을 형성하고, 17족의 모든 원소는 1-가의 음이온을 형성한다. 1+가의 양이온은 1-가의 음이온과 1:1로 결합하여 중성의 화합물을 형성한다. 전이금속은 대부분 다중 양이온을 만들기 때문에 화학적으로 주족 원소보다 복잡하다. 철은 두 가지 일원자 양이온을 갖기 때문에(Fe2+, Fe3+), 1족 금속보다 다양한 화.. 2024. 7. 17.

원자와 분자2 화학결합화학식화합물(chemical compound)은 순수 물질로, 둘 이상의 원소가 화학결합(chemical bond)으로 연결된 것이다. 원자들이 일정 비율로 결합하여 화합물을 형성하는데, 이 물질은 구성 원자와 다르게 거동한다. 이를 분자(molecule)라 한다. 분자가 다시 원자로 분해되면, 분해된 원자는 분자와 더 이상 같지 않다. 원자를 표시하는데 원자기호를 사용하듯이, 분자나 화합물에도 기호적 표현을 적용할 수 있다. 화학식을 이용하여 구성 원소로 표현하는데, 화학식에는 분자식과 실험식이 있다. 분자식(molecular formula)은 분자 내 원자 구성을 나타낸다. 폴리에틸렌을 구성하는 에틸렌 단위체의 분자식은 C2H4로, 분자 당 두 개의 탄소 원자와 네 개의 수소 원자가 있음을 보.. 2024. 7. 16.

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