제 4 장 분자와 화합물 4.1 물질의 성질, 분자의 성질 * 분자의 성질이 물질의 성질이다. * 이 장의 학습목표 1) 분자란 무엇이며 어떤 기능을 가지는가. 2) 분자는 거시적인 물질들을 어떻게 형성하는가.

4.2 화합물 (Compounds) * 물질의 존재 형태 1) 한 가지 원소로 이루어진 형태 : 금속 H 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2, O 2, 등

2) 화합물 or 혼합물이 섞인 혼합물 형태 a) 물 : 산소 1 개, 수소 2 개로 이루어진 분자, 개별 구조

b) 바닷물 : 물과 식염, 그 밖의 다른 성분들의 혼합물 형태 식염 (NaCl) : 나트륨과 염소 (1:1) 로 이루어진 화합물 3 차원 격자 구조 Unit cell of NaCl

c) 설탕 : 12 개 탄소, 22 개 수소, 11 개 산소로 이루어진 화합물 * 화합물의 성질 : 구성 분자에 의해 결정 분자를 변화 → 분자의 성질의 변화 → 물질의 성질 변화

4.3 화학식 (Chemical Formula) * 화합물을 표현하는 수단 * 원소의 종류, 각각의 상대적인 원자수 화학식구성성분과 비율 염화나트륨 NaClNa:Cl=1:1 물 H2OH2OH:O=2:1 * 하첨자가 다르면 전혀 다른 물질을 나타냄 H 2 O, H 2 O 2 CO, CO 2

4.4 이온 결합 화합물 : 전자의 이동 * 금속과 비금속의 결합 * 금속은 전자를 잃어 양이온 비금속은 전자를 얻어 음이온 * 금속 양이온과 비금속 음이온 간의 전기적 인력에 의한 결합 * 모든 방향으로 전기적 인력이 작용  3 차원 격자 * 전해질 용액

* 대표적인 예 : NaCl Na  Na + + 1e - Cl + 1e -  Cl - Na + + Cl -  NaCl

전해질

4.5 공유 결합 화합물 : 전자의 공유 * 주로 비금속들 간의 결합 형태 * 다 채워진 전자 배치를 이루기 위해 필요한 갯 수의 전자를 서로 공유 * 일정한 방향성  분자를 형성 * 공유결합을 통해 고유한 구조를 가짐  분자의 성질 을 결정  그 물질의 성질을 결정

Fe Heme

4.6 분자량 (Molecular Weight) * 분자식을 구성하는 모든 원자들에 대한 원자량의 합 * amu, g/mol H 2 O 의 MW = 2 × amu(H) + 1 × amu(O) = amu = g/mol * 화합물의 질량과 분자의 몰 수간의 환산인자로 사용 예제 ) 질량 g 인 빗방울에 들어있는 물분자의 수는 ? g × 1 mol/18.02 g × 6.022×10 23 개의 분자 /1 mol = 3.34 × 개의 H 2 O 분자

4.7 환산인자로 이용되는 화학식 * 화학식의 하첨자는 환산인자로 사용 * 적용 예 1) 자동차 121 대에 해당하는 타이어 갯 수 ? 타이어 4 개  자동차 1 대 타이어 4 다스  자동차 1 다스  : 당량 (equivalent) 을 의미 121 대 자동차 × 타이어 4 개 / 자동차 1 대 = 484 개 의 타이어

2) H 2 O 12mol 에 대한 H 의 mol 수는 ? H 2 개  O 1 개  H 2 O 분자 1 개 H 2 다스  O 1 다스  H 2 O 분자 1 다스 2 mol H  1 mol O  1 mol H 2 O 12 mol H 2 O  2 mol H / 1 mol H 2 O = 24 mol H

4.8 간단한 화합물의 명명 * H 2 O  물 ( 일반명 )  일산화이수소 ( 체계명 ) * 이성분 이온화합물 1) 한글식 : [ 음이온 ( 비금속 ) 이름 어간 + “ 화 ”][ 양이온 ( 금속 ) 이름 ] 2) 영어식 : [ 양이온 이름 ][ 음이온 이름 + “ide”] NaCl  염화나트륨, Sodium chloride MgO  산화마그네슘, Magnesium oxide

비금속기호어간음이온의 이름 플루오르 (fluorine) F-F- 플루오르 (fluor) 플루오르화 (fluoride) 염소 (chlorine) Cl - 염 (chlor) 염화 (chloride) 브롬 (bromine) Br - 브롬 (brom) 브롬화 (bromide) 요오드 (iodine) I-I- 요오드 (iod) 요오드화 (iodide) 산소 (oxygen) O 2- 산 (ox) 산화 (oxide) 황 (sulfur) S 2- 황 (sulf) 황화 (sulfide) 질소 (nitrogen) N 3- 질 (nitr) 질화 (nitride) 표 1 일반적인 몇 가지 음이온

* 다원자 이온을 포함한 이온 화합물 : 다원자 이온의 이름을 그대로 … KNO 3  질산칼륨, Potassium nitrate 이름화학식 탄산 (carbonate) CO 3 2- 중탄산 (bicarbonate) HCO 3 - 수산화 (hydroxide) OH - 질산 (nitrate) NO 3 - 인산 (phosphate) PO 4 3- 황산 (sulfate) SO 4 2- 표 2 일반적인 다원자 이온

* 이성분 공유 결합 화합물 1) 한글식 : [( 접두어 ) 두 번째 원소의 어간 + “ 화 ”] [( 접두어 ) 첫 번째 원소의 이름 ] 2) 영어식 : [( 접두어 ) 첫 번째 원소의 이름 ] [( 접두어 ) 두 번째 원소의 어간 + “ide”]

* 접두어 : 각 원소의 원자 갯 수 일 (mono) = 1 : 첫번때 원소가 1 일 경우 보통 생략 이 (di) = 2 삼 (tri) = 3 사 (tetra) = 4 오 (penta) = 5 육 (hexa) = 6 CO 2  이산화탄소, Carbon dioxide N 2 O  일산화이질소, Dinitrogen monoxide

4.9 화합물의 생성과 변화 : 화학 반응 * 메탄의 연소 반응과 화학 반응식 CH 4 + O 2  CO 2 + H 2 O

* 화학반응식의 완성 : 균형식 1) 반응식 양쪽에 있는 원소가 우선 1CH 4 + O 2  1CO 2 + 2H 2 O 2) 한쪽에 자유 원소 상태로 있는 원소는 나중 1CH 4 + 2O 2  1CO 2 + 2H 2 O 3) 계수만 변경, 하첨자는 절대 별경 불가 4) 계수가 분수일 경우 정수로 …

예 ) P 2 H 4  PH 3 + P 4 1) 적용 3P 2 H 4  4PH 3 + P 4 2) 적용 3P 2 H 4  4PH 3 + 1/2P 4 4) 적용 6P 2 H 4  8PH 3 + P 4

4.10 환산인자로서의 화학반응식 : 화학반응식의 계수는 환산인자로 사용 * 피자 만들기 1) 피자용 빵 1 개 + ½ 파운드 치즈 + 4 온스 토마토  피자 1 개 2) ½ 파운드 치즈  피자 1 개 4 온스 토마토  피자 1 개 3) 4 파운드의 치즈로 피자를 몇 개 ? 4 파운드 치즈 × 피자 1 개 / ½ 파운드 치즈 = 피자 8 개

* 분자 만들기 1) 2H 2 + O 2  2H 2 O 2) 2 mol H 2  2 mol H 2 O 1 mol O 2  2 mol H 2 O 3) 4 mol H 2 로 H 2 O 를 얼마나 만들 수 있는가 ? 4 mol H 2 × 2 mol H 2 O / 2 mol H 2 = 4 mol H 2 O