Fundamentals of College Chemistry 대학화학의 기초 14th, Morris Hein

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1 Fundamentals of College Chemistry 대학화학의 기초 14th, Morris Hein
Silla Univ. Lab. Of Enzyme & Food Biotechnology Chemistry Fundamentals of College Chemistry 14th, Morris Hein 대학화학의 기초 Sang-Jae Lee Major in Food Biotechnology, Division of Bioindustry Silla University - 의212, 내선번호: 5447, 핸드폰: ,

2 CONTENTS 8 Chemical Equations 화학 반응식 화학 반응식 쓰기와 균형 맞추기 화학 반응식의 유형
Silla Univ. Lab. Of Enzyme & Food Biotechnology Chemistry CONTENTS 8 Chemical Equations 1.1 화학 반응식 1.2 화학 반응식 쓰기와 균형 맞추기 1.3 화학 반응식의 유형 1.4 화학 반응에서의 열 1.5 온난화 현상: 온실 효과 1.6 Review 알루미늄박을 브로민 액체에 떨어뜨리면 불꽃과 스파크가 생긴다.

3 화학 반응식 화학 반응식: 화학 변화 혹은 반응에 대한 짧은 표기법 화학자는 화학 반응식을 다음 목적으로 사용한다:
반응물과 생성물 간의 반응을 간략화하기 위해. 반응 중 소모량과 생성량의 알 수 있도록 표시하기 위해. 반응물: 반응 중에 소모되는 물질. 생성물: 반응 중에 생성되는 물질. a A + b B c C + d D 모든 화학 반응에서는 원자의 수는 반응 전후 그대로 유지된다. 반응물의 모든 원자는 생성물에서 그대로 나타나게 되어 있다. 질량보존의 법칙

4 (g) 기체, (l) 액체, (s) 고체, (aq) 수용액
화학 반응식 화학 반응식의 일반적인 구조: 3. 반응과 관련한 정보 (온도, 시간)는 반응 화살표 위 혹은 아래에 표기한다. a A + b B c C + d D Δ Δ : 가열을 의미함 4. 물질의 화학식 뒤에 물리적 상태를 표기한다. (g) 기체, (l) 액체, (s) 고체, (aq) 수용액 a A (s) + b B (l) c C (g) + d D (s)

5 화학 반응식 사용 기호 요약 기호 의미 반응 진행 (화살 방향은 생성물 쪽으로 ) (s) 고체 (아래 첨자로 표기) (l)
액체 (아래 첨자로 표기) (g) 기체 (아래 첨자로 표기) (aq) 수용액상태로 녹은 물질 가열(반응 화살표 아래에 표기) Δ

6 반응식 균형 맞추기 연습 마그네슘은 연소하여 산화 마그네슘이 된다. 이 반응의 균형 맞춘 반응식을 쓰시오. 1. 반응 확인
반응식을 분자의 이름으로 적어 본다. 마그네슘 + 산소 기체 산화 마그네슘 2. 균형이 맞지 않은 반응식의 뼈대를 쓰기. 각 화합물의 이름에 맞는 분자식을 쓰기 Mg + O MgO

7 생성물 쪽에 산소 원자의 균형을 맞춰 줄 필요가 있다.
반응식 균형 맞추기 연습 마그네슘은 연소하여 산화 마그네슘이 된다. 이 반응의 균형 맞춘 반응식을 쓰시오. 3. 균형 맞추기. a. 생성물 쪽과 반응물 쪽의 원소의 총수를 샌다. 그리고 균형을 맞추기 위해 얼마나 필요한지 가늠한다. Mg + O MgO Mg: 1 O: 2 Mg: 1 O: 1 생성물 쪽에 산소 원자의 균형을 맞춰 줄 필요가 있다.

8 반응식 균형 맞추기 연습 마그네슘은 연소하여 산화 마그네슘이 된다. 이 반응의 균형 맞춘 반응식을 쓰시오.
b. 정수를 이용하여 차례로 다른 원자의 균형을 맞춘다. 때론 금속 원자를 가장 먼저 맞춘다. Mg + O MgO Mg: 1 O: 2 Mg: 2 O: 2 지금 반응물 쪽의 Mg의 균형을 맞춰야 한다.

9 반응식 균형 맞추기 연습 마그네슘은 연소하여 산화 마그네슘이 된다. 이 반응의 균형 맞춘 반응식을 쓰시오.
c. 계수를 적은 후 여전히 원자들이 균형이 맞는지 확인한다. 필요한 만큼 조정한다.(숫자 2 는 Mg앞에 적는다). 2 Mg + O MgO Mg: 2 O: 2 Mg: 2 O: 2 d. 반응식의 양쪽을 비교해서 최종적으로 원자의 균형이 맞춰졌는지 확인한다.

10 수산화 마그네슘과 인산이 반응하여 인산 마그네슘과 물을
반응식 균형 맞추기 연습 수산화 마그네슘과 인산이 반응하여 인산 마그네슘과 물을 생성하는 반응의 균형 맞춘 반응식을 쓰시오. a. 3 Mg(OH)2 + 2 H3PO Mg3(PO4)2 + H2O b. Mg(OH)2 + H3PO Mg3(PO4)2 + H2O c. 3 Mg(OH)2 + H3PO Mg3(PO4)2 + H2O d. 3 Mg(OH)2 + 2 H3PO Mg3(PO4)2 + 6 H2O 1. 반응을 확인. 수산화 마그네슘 + 인산 인산 마그네슘 + 물 2. 균형 맞추어지지 않은 반응식의 뼈대를 쓰기. Mg(OH)2 + H3PO Mg3(PO4)2 + H2O

11 수산화 마그네슘과 인산이 반응하여 인산 마그네슘과 물을
반응식 균형 맞추기 연습 수산화 마그네슘과 인산이 반응하여 인산 마그네슘과 물을 생성하는 반응의 균형 맞춘 반응식을 쓰시오. 3. 반응식 균형 맞추기. 3 Mg(OH)2 + 2 H3PO Mg3(PO4)2 + H2O Mg: 3 H: 12 O: 6 PO4: 2 Mg: 3 H: 2 O: 1 PO4: 2 물의 균형을 맞추기 위해 계수로 6을 써준다. 3 Mg(OH)2 + 2 H3PO Mg3(PO4)2 + 6 H2O

12 화학 반응식에서 알 수 있는 정보

13 반응은 화학반응의 생성물을 예측하는 시각에서
화학 반응식의 유형 반응은 화학반응의 생성물을 예측하는 시각에서 여러 부류로 구분된다. 반응은 크게 다섯 종류로 구분된다: 1. 결합 반응 2. 분해 반응 3. 단일 치환 반응 4. 이중 치환 반응 5. 산화-환원 (redox) 반응 (17단원)

14 두 반응물이 반응하여 하나의 생성물을 만드는 반응.
결합 반응 두 반응물이 반응하여 하나의 생성물을 만드는 반응. A + B AB 이 경우 A 나 B 는 원소/화합물이며 AB 는 화합물이다. 대표적인 예 금속 + 비금속 염 2 Na (s) + Cl2 (g) NaCl (s) 산화 금속 + 물 수산화 금속 CaO (s) + H2O (l) Ca(OH)2 (aq) Al 과 Br2 이 반응하여 AlBr3를 생성할 때 격렬하게 반응한다. 2 Al (s) + 3 Br2 (l) AlBr3 (s)

15 H2O2 은 수증기(H2O (g)) 와 O2로 분해된다.
분해 반응 단일 화합물이 쪼개져(분해되어) 두 종류 이상의 생성물이 되는 반응 AB A + B 대표적인 예 2 PbO2 (s) PbO(s) + O2 (g) Δ 산화 금속은 종종 가열되면 분해된다. 탄산은 가열되었을 때 이산화탄소를 생성한다. CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) H2O2 은 수증기(H2O (g)) 와 O2로 분해된다. 2 H2O2 (l) H2O (g) + O2 (g)

16 단일 치환 반응 한 원소(A)가 화합물(BC)과 반응하여 화합물의 한 원소와 자리바꿈을 하여 전혀 새로운 한 원소 (B)와
전혀 다른 화합물 (AC)를 만드는 반응 A + BC B + AC A 와 B 가 금속이고 A 가 더 활동도(반응성)이 클 때 또는 A + BC C + AB A 와 C 가 할로젠 원소이고 A 가 더 반응성이 클 때. 예 Zn 가 HCl와 반응하여 H2 기체가 발생했다. Zn (s) + 2 HCl (aq) ZnCl2 (aq) + H2 (g)

17 활동도(반응성)이 낮아지는 순으로 원소가 배열된 표 좀 더 반응성이 큰 원소가 그렇지 않은 원소화 치환된다.
활동도 서열 활동도(반응성)이 낮아지는 순으로 원소가 배열된 표 좀 더 반응성이 큰 원소가 그렇지 않은 원소화 치환된다. 2 Al (s) + 3 CuCl2 (s) AlCl3 (aq) + 3 Cu (s) 2 Ag (s) + 3 CuSO4 (s) 반응 없음

18 단일 치환 반응을 일반적인 유형 A 와 B 가 금속이고 A가 더 반응성이 클 때: 금속 + 산 수소 기체 + 염
금속 + 산 수소 기체 + 염 2 Al (s) + 3 H2SO4 (aq) Al2(SO4)3 (aq) + 3 H2 (g) 금속 + 물 수소 기체 + 수산화/산화 메탈 2 Na (s) + 2 H2O (l) NaOH (aq) + H2 (g) 금속 (또는 할로젠 원소) + 염 금속 (또는 할로젠 원소) + 염 Fe (s) + CuSO4 (aq) Cu (s) + FeSO4 (aq) Cl2 (g) + 2 KI (aq) I2 (s) + 2 KCl (aq)

19 활동도 서열에 의하면 Ni은 H보다 활동도(반응성)이 크므로
단일 치환 반응 Ni와 HCl 간 반응이 일어날까? 만약 그렇다면 균형 맞춘 반응식을 써라. 활동도 서열에 의하면 Ni은 H보다 활동도(반응성)이 크므로 반응은 일어난다. Ni (s) + HCl (aq) H2 (g) + NiCl2 (aq) Sn 와 AlCl3 사이에 반응이 일어날까? 만약 그렇다면 균형 맞춘 반응식을 써라. 활동도 서열에 의하면 Sn 은 Al보다 반응성이 낮으므로 반응은 일어나지 않는다. Sn (s) + AlCl3 (aq) 반응 없음

20 이중 치환 반응 두 화합물이 동시에 서로의 결합 파트너를 바꾸어 재결합함으로써 새로운 두 화합물을 생성한다.
AB + CD AD + CB 이중 치환 반응의 물리적 증거는 다음과 같다. : 열적 변화, 침전이나 기체 생성 PbI2가 Pb(NO3)2와 KI 의 반응 과정에서 침전된다. Pb(NO3)2 (aq) + 2 KI (aq) PbI2 (s) + 2KNO3 (aq)

21 이중 치환 반응의 일반적인 유형 산/염기 중화 산 + 염기 염 + 물 + 열
산 + 염기 염 + 물 + 열 HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l) + 열 산화 금속 (염기) + 산 산화 금속+ 산 염 + 물 + 열 CuO (s) + 2 HNO3 (aq) Cu(NO3)2 (aq) + H2O (l) + 열

22 이중 치환 반응의 일반적인 형태 침전의 형성 생성물의 용해도는 부록V를 참조한다. 불용성 생성물은 (s)로 반드시 표시한다.
BaCl2 (aq) + 2 AgNO3 (aq) AgCl (s) + 2 KNO3 (aq) 기체 형성 H2SO4 (l) + NaCl (s) NaHSO4 (aq) + HCl (g) 기체는 이중 치환 반응 후 두 번째 반응에서 발생한다. 2 HCl (aq) + Na2CO3 (aq) NaCl (aq) + H2CO3 (aq) H2CO3 (aq) H2O (l) + CO2 (g)

23 HI (aq) + NaOH (aq) NaI (aq) + H2O (l)
반응식 쓰기 연습 수용액 상에서 아이오딘화 산과 수산화 소듐간 균형 맞춘 반응식을 써라. 우선 화합물의 이름을 분자식으로 변환하고 화학반응의 유형을 판단한다. HI (산)/NaOH(염기) 중화 반응 산 + 염기 염 + 물 HI (aq) + NaOH (aq) NaI (aq) + H2O (l) 염의 분자식은 전하의 균형이 잡혀야 한다. (Na+ 와 I–)

24 두 화합물 모두 이온 화합물이나 산이나 염기가 아니다.
반응식 쓰기 연습 수용액 상에서 황산 마그네슘과 염화 바륨간 균형 맞춘 반응식을 써라. 우선 화합물의 이름을 분자식으로 변환하고 화학 반응의 유형을 판단한다. BaCl2/MgSO4 두 화합물 모두 이온 화합물이나 산이나 염기가 아니다. 이중 치환 반응이 일어날 것처럼 보임. BaCl2 (aq) + MgSO4 (aq) BaSO4 (s) + MgCl2 (aq) 부록 V에 의하면 BaSO4 이 침전될 것이고, 이 침전 효과로 반응이 진행될 것이다.

25 반응식 쓰기 연습 수용액 상에서 인산 포타슘과 염화 바륨간 균형 맞춘 반응식을 써라. 1. 화합물의 이름을 분자식으로 변환
K3PO4/BaCl2 두 화합물 모두 이온 화합물이나 산이나 염기가 아니다. 이중 치환 반응이 일어날 것처럼 보임. 부록 V에 의하면 Ba3(PO4)2 이 침전될 것이고, 이 침전 효과로 반응이 진행될 것이다. a. K3PO4 (aq) + BaCl2 (aq) 반응 없음 b. K3PO4 (aq) + BaCl2 (aq) KCl (aq) + Ba3(PO4)2 (aq) c. 2 K3PO4 (aq) + 3 BaCl2 (aq) KCl (aq) + Ba3(PO4)2 (s) d. 2 K3PO4 (aq) + 3 BaCl2 (aq) KCl (s) + Ba3(PO4)2 (aq)

26 수용액 상에서 염화 암모늄과 질산 소듐간 균형 맞춘 반응식을 써라. 부록 V에 의하면 어떠한 침전도 일어나지 않는다.
반응식 쓰기 연습 수용액 상에서 염화 암모늄과 질산 소듐간 균형 맞춘 반응식을 써라. 1. 화합물의 이름을 분자식으로 변환 NH4Cl/NaNO3 두 화합물 모두 이온 화합물 이중 치환 반응이 일어날 것처럼 보임. 부록 V에 의하면 어떠한 침전도 일어나지 않는다. a. NH4Cl (aq) + NaNO3 (aq) 반응 없음 b. NH4Cl (aq) + NaNO3 (aq) NH4NO3 (aq) + NaCl (aq) c. NH4Cl (aq) + NaNO3 (aq) NH4NO3(s) + NaCl (aq) d. NH4Cl (aq) + NaNO3 (aq) NH4NO3 (aq) + NaCl (s)

27 어떤 화학 반응에서는 에너지의 전달과 변환이 일어난다. 단위: 킬로줄 (kJ) 또는 킬로칼로리 (kcal)
화합 반응에서의 열에 관한 용어 어떤 화학 반응에서는 에너지의 전달과 변환이 일어난다. 반응열: 화학 반응 과정 중에 실제로 생성된 열 단위: 킬로줄 (kJ) 또는 킬로칼로리 (kcal) 발열 반응: 열 발산 H2 (g) + Cl2 (g) HCl (g) kJ 열은 생성물로 간주한다. 흡열 반응: 열 흡수 N2 (g) + O2 (g) kJ NO (g) 열은 반응물로 간주한다.

28 2 mol HI를 생성하기 위해 12.6 kJ 의 에너지가 흡수된다.
화학 반응에서의 열에 관한 연습 다음 반응에서: H2 (g) + I2 (s) kJ HI (g) 4 몰의 HI 가 생성되면: a kJ 의 에너지가 흡수된다. b kJ 의 에너지가 흡수된다. c kJ 의 에너지가 흡수된다. d kJ 의 에너지가 흡수된다. 2 mol HI를 생성하기 위해 12.6 kJ 의 에너지가 흡수된다. 4 mol 의 HI 생성에 2 x 12.6 kJ 가 필요하다.

29 흡열/발열 반응의 에너지 그래프 반응 과정 도표 생성물이 반응물보다 잠재적 에너지가 더 높다.
생성물이 반응물보다 잠재적 에너지가 더 낮다. 활성화 에너지: 반응 개시를 위해 필요한 에너지

30 일반화학 연습문제 풀이 1. 각 Chapter의 강의 종료시 자동적으로 짝으로 된 연습문제를 풀어 제출
3. 문제: 짝으로 된 연습 문제 - 09장(206~8쪽): 2,4,5,8,9, 12,13,15,18,19, 21,23,26,27 - 10장(233~5쪽): 2,4,5,7,10, 12,13,15,18,20, 25,30,32,36,40, 46 - 11장(272~4쪽): 4,6,8,11,14, 18,20,23,26, ,36,37,39,41 - 12장(311~3쪽): 1,2,7,9, ,21,23,25,29 31,37,39,43,45, 49 - 13장(339~40쪽): 1번부터 25번까지 홀수만 - 14장(369~72쪽): 2,4,7,11,14, 18,22,24,28,30, 42 - 15장(403~4쪽): 2,4,9,12,14, 18,20,21,23,27, 31,33,38,39 4. 기한: 과제 내준 날로부터 1주일 5. 형식: 노트, A4지, 연습장 등 자유형식 6. 주의: 문제를 적을 필요는 없지만 풀이는 적어야 함! 답만 쓰면 안됨!

31 일반화학 실험 1. 예비노트와 결과노트 시스템 2. 목적: 다음실험에 대해 관심을 갖고 본 실험 전에 실험이론을 미리 숙지
3. 공지: 신라대>대학>의생명과학대학 식품공학전공>전공자료>이상재교수 4. 기한: 실험 후로부터 1주일 5. 형식: 노트, A4지, 연습장 등 자유형식 6. 주의: 이공계 대학생 리포트 작성법 참고 할 것! 1) 실험제목: 각 실험 공지 참고 2) 실험자 및 소속: 신라대학교, 바이오산업학부, 1학년, 학번, 이름, 반, 조 3) 실험목적: 목적은 정확히! 이 목적이 결과에 있어야 하며 그 결과가 토의에서 분석되어야 함 4) 실험이론: 실험에 필요한 사전 배경지식(참고 문헌 달 것! 본문에도 표시!) 5) 실험 기구 및 시약: 각 실험 공지 참고 6) 실험방법: 각 실험 공지 또는 조교(김경우, 의512, ) 참고 7) 실험결과: 실제 실험한 내용을 있는 사실 그대로, 또한 모르는 사람이 봐도 인지할 수 있도록 자세하고 정확한 표현과 설명 8) 토의: 실험의의, 결과분석, 다른 조 또는 다른 참고자료와 비교, 오차 분석 및 해결책 등 기술 9) 참고문헌: 지은이, (연도), 텍스트 또는 자료 제목, 출판사, 카테고리, 페이지 순으로