일반화학 ( 최종호교수님 ) 지정 좌석 배치도 (101 명 / 115 석 ) 교단 DOORDOOR 황승태황승태 김지수김지수 이성종이성종 김보람김보람 신유림신유림 한성화한성화 박세인박세인 박성현박성현 유연경유연경 조용현조용현 정재형정재형 이창혁이창혁 김민겸김민겸 권나솔권나솔.

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1 일반화학 ( 최종호교수님 ) 지정 좌석 배치도 (101 명 / 115 석 ) 교단 DOORDOOR 황승태황승태 김지수김지수 이성종이성종 김보람김보람 신유림신유림 한성화한성화 박세인박세인 박성현박성현 유연경유연경 조용현조용현 정재형정재형 이창혁이창혁 김민겸김민겸 권나솔권나솔 이세호이세호 지나윤지나윤 권성은권성은 정은지정은지 김민지김민지 고두연고두연 김영찬김영찬 권동현권동현 최은주최은주 조태현조태현 박준범박준범 한얼한얼 서성원서성원 정하빈정하빈 김민주김민주 전미현전미현 최승희최승희 정유현정유현 고명은고명은 오누리오누리 이상민이상민 황선우황선우 김영언김영언 박유나박유나 안예림안예림 박범찬박범찬 김동휘김동휘 강지훈강지훈 송단비송단비 김정윤김정윤 민지영민지영 손준호손준호 정하일정하일 소장령소장령 최지웅최지웅 김동현김동현 박준규박준규 최원용최원용 전주현전주현 조은정조은정 김종백김종백 김수리김수리 동성희동성희 박성연박성연 김효신김효신 이동준이동준 김준엽김준엽 김희연김희연 김성규김성규 김범규김범규 임혜진임혜진 김지원김지원 이후경이후경 김지언김지언 김세희김세희 김동수김동수 홍은정홍은정 이정운이정운 전은진전은진 이예솔이예솔 박건수박건수 이준배이준배 이경진이경진 윤혜성윤혜성 황다솔황다솔 박관영박관영 이수민이수민 엄용석엄용석 박상철박상철 정차성정차성 김지은김지은 이재희이재희 표지영표지영 박진희박진희 강민경강민경 안덕현안덕현 서홍안서홍안 이웅희이웅희 권세현권세현 김예슬김예슬 박광남박광남 김동찬김동찬 전민호전민호 김혜린김혜린 정희원정희원 장은미장은미 송혜지송혜지

2 일반화학 및 연습 I 담당 교수 : 최 종호 ( 이학관 316 호 : 3290-3135) 담당 조교 : 강규원, 안민준 ( 이학관 324 호 : 3290-3550) 교재 : 현대 일반 화학 ( 제 5 판 : Oxtoby 외 ) 수업시간 : 10 시 30 분 – 11 시 45 분 강의 계획 및 일정, 평가 : 홈페이지 참조 http://genchem.korea.ac.kr 연습일 및 문제 : 연습은 매주 목요일 오후 7 시 ( 정규 수업처럼 출석 검사 ) 보강이 필요시 연습 시간 이용 출석 : 출석률 90% 미만과 대리출석 ( 관련자 포함 ) 예외없이 모두 F 주의 사항 : 정숙 요망, 수업 중 이동 금지, 지각 금지 (10 시 45 분 이후에 출입금지 ). 지각 2 회 = 결석 1 회

3 9.6. 화학반응에서 변화의 방향 : 실험적 설명 반응 지수 Q 임의의 기체 반응에 대해 aA + bB → cC +dD Q = (P c ) c (P D ) d / (P A ) a (P B ) b Q : 임의 순간의 기체 분압비로 시간에 따라 변화. 반응이 평형에 접근하면 Q -> K 에 접근 반응의 자발적 진행 방향 : K > Q : ΔG <0 즉, 오른쪽 ( 정반응 ) 으로 K 0 즉, 왼쪽 ( 역반응 ) 으로 예 ) 9-13, 9-14

4 K 에 대한 외부자극의 영향 Le Châtelier 의 원리 : 평형 상태에 있는 계에 자극을 가하면 그 자극을 완화시키려는 방향으로 이동. 1. 농도 변화 반응물 첨가 : K > Q  정반응 생성물 첨가 : K < Q  역반응 예 ) 9-15 : 600K 에서의 평형분압 P H2 = 0.4756, P I2 = 0.2056, P HI = 3.009 atm P H2 = 2 기압으로 증가시키면, 각 기체의 최종 분압은 ? 풀이 ) H 2 (g) + I 2 (g) 2HI(g) 초기 : 2.000 0.2056 3.009 진행 : -x -x 2x ----------------------------------------------------------- 평형 : 2.000-x 0.2056-x 3.009+2x K = (3.009+2x) 2 /(2.000-x)(0.2056-x) = 92.6 x= 0.1425 atm. (2.299 atm 은 의미없는 답 )

5 2. 부피 변화 기체 반응계의 부피 변화는 전체 압력을 변화시킴 부피  전체 압력 , 따라서 전체 압력이  방향으로 부피  전체 압력 , 따라서 전체 압력이  방향으로 예 ) 2P 2 (g) P 4 (g) : Q = P P4 / (P P2 ) 2 부피  전체 압력 , 전체 압력이  하는 정방향으로 부피  전체 압력 , 전체 압력이  하는 역방향으로 cf) 비활성 기체 Ar 의 첨가 : 평형 상수에는 영향이 없어 평형위치는 불변

6 3. 온도 변화 열을 가하면 온도가 , 열이 흡수되는 방향으로. 흡열 반응 : 정반응 방향으로 진행되고, K  발열 반응 : 역반응 방향으로 진행되고, K  예 ) 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) : 발열 반응 갈색 무색 K = P N2O4 / (P NO2 ) 2 = 8.8 온도가 상승되면 이합체가 해리되면서 K  온도 : 왼쪽 (50 도 ), 오른쪽 (0 도 ) 예 ) N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) : 발열 반응 반응 수득률을 높이기 위해 낮은 온도 (500 0 C) 와 높은 압력에서 진행시킨다.

7 9.7. 화학반응에서 변화의 방향 : 열역학적 설명 평형상수의 크기 ln K = - ΔG o /RT = ΔS o /R – ΔH o /RT 에서 K = exp[ - ΔG o /RT] = exp[ΔS o /R] exp[ - ΔH o /RT] + ΔS o, 즉 무질서도가 커질수록, – ΔH o, 즉 발열성이 커질수록 K 가 증가한다. cf) ΔS o, ΔH o 가 같은 부호인 경우 : 상대적인 값에 의해 결정 (8 장 )

8 자유에너지 변화와 반응 지수 Q 임의의 기체 반응에 대해 aA + bB → cC +dD ΔG = ΔG o + RT ln[(P c /P 기준 ) c (P D / P 기준 ) d /(P A / P 기준 ) a /(P B / P 기준 ) b ] = ΔG o + RT lnQ = - RT lnK + RT lnQ = RT ln(Q/K) Q : 임의 순간의 기체 분압비로 시간에 따라 변화. 반응이 평형에 접근하면 Q -> K 에 접근 반응의 자발적 진행 방향 : K > Q : ΔG <0 즉, 오른쪽 ( 정반응 ) 으로 K 0 즉, 왼쪽 ( 역반응 ) 으로

9 평형상수의 온도 의존성 K 의 온도 의존성을 정량화 : -RT lnK = ΔG o = ΔH o - T ΔS o 주어진 실험 온도 범위 내에서 ΔH o, ΔS o = 상수라면, lnK = - ΔG o /RT = - ΔH o /RT + ΔS o /R -> 기울기 : - ΔH o /R, 절편 : ΔS o /R 반트 호프식 : 두개의 다른 온도에서의 평형상수 관계식 lnK 2 = - ΔH o /RT 2 + ΔS o /R lnK 1 = - ΔH o /RT 1 + ΔS o /R ln(K 2 /K 1 ) = - ΔH o /R [1/T 2 – 1/T 1 ] 예 ) 9-16

10 예 ) 증기압의 온도 의존성 H 2 O(l) H 2 O(g) : P H2O (g) = K 반트 호프식을 이용하면 ln(K 2 /K 1 ) = ln(P 2 /P 1 ) = - ΔH 증발 /R (1/T 2 – 1/T 1 ) P 1 = 1 atm 에서 T 1 = T b 이고 P 2 = P, T 2 = T 라 놓으면 lnP = - ΔH 증발 /R (1/T – 1/T b ) 예 ) 9-17

11 두 용매 사이에서의 용질의 분배 => 불균일 평형의 전형적인 예 ( 화학 연구, 공정 과정에서의 분리 등에 응용 ) 9.8 섞이지 않는 상에서 한가지 화학종의 분배 : 추출과 분리과정 예 ) 그림 11-2 : 섞이지 않는 두 용매인 물과 CCl 4 에서 I 2 의 분배 I 2 (aq)  I 2 (CCl 4 ) 분배 계수로 평형이 기술 : K = [I 2 ] CCl 4 / [I 2 ] aq = 85 - 밀도가 낮은 물이 위층에 있다. - K 가 1 보다 크다는 것은 I 2 가 CCl 4 에서 훨씬 잘 용해됨을 의미 ( 보다 진한색 ) - I - 를 물에 가하면 : I 2 가 CCl 4 에서 물쪽으로 이동해서 안정한 I 3 - 를 형성 I 2 (aq) + I - (aq) → I 3 - (aq) 경계면 (meniscus) “ 분배계수가 클 수록 좋은 추출 (extraction) 이 가능하다. ”

12 예 9-18) I 2 농도가 2.00 x 10 -3 M 인 수용액에서 I 2 를 추출 : 0.100 L I 2 수용액을 0.050 L 사염화탄소로 추출할 때, 수용액상의 I 2 퍼센트는 ? 풀이 ) 0.100 L 의 물에 녹아있는 I 2 의 몰수는 MV = 2.00 x 10 -4 mol 물에 남아있는 양을 y, CCl 4 로 이동해 간 양을 2.00 x 10 -4 – y 라면, K = [I 2 ] CCl 4 / [I 2 ] aq = 85 = [(2.00 x 10 -4 – y)/0.050] / [y/0.100] y = 4.6 x 10 -6 mol % = 4.6 x 10 -6 mol x 100 / 2.00 x 10 -4 mol = 2.3 % 대부분이 CCl 4 로 옮겨 갔다.

13 원리 : 용질 A 를 포함한 이동상이 고정상을 통과하면 A 는 두 상 사이를 계속 출입하며, 두 상에 분배되는 정도는 분배 계수로 예측. 크로마토그래피 (Chromatography) 를 이용한 분리 K = [A] 고정상 / [A] 이동상 : 분배 계수 - K 가 크면 고정상에 오래 머물러 이동속도가 느리다. - 혼합물인 경우 이동 속도차에 의해 각 성분으로 분리 가능

14 예 ) 종이 크로마토그래피 색 성분들이 분리가 됨 예 ) 관 크로마토그래피 고정상 : 다공성 물질 ( 실리카겔 ) 에 흡착된 액체 이동상 : 극성이 다른 용매 예 ) 기체 - 액체 크로마토그래피 고정상 : 다공성 고체 위에 흡착된 액체 이동상 : 기화된 혼합물 시료를 운반하는 비활성 기 체 장점 : 극미량 분석가능 (ppt : 1g 시료 속에 10 -12 g)