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환경분석 및 실험

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Academic year: 2022

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(1)

환경분석 및 실험

제2강 화학 반응

박 성 직

(2)

1. 원자가, 산화상태 및 결합

• 이온결합

– 이온결합은 한 원자에서 다른 원자로 전자가 이동하여 형성 – 한 원자는 양전하를 가진 양이온(cation)이 되고 다른 원자는

음전하를 가진 음이온(anion)

– 생성된 이온 쌍(ion pair)은 정전기적 인력으로 느슨하게 결합

– Ex.) Na

+

+ Cl

-

= NaCl

(3)

1. 원자가, 산화상태 및 결합

• 공유결합

– 전자들이 이동하지 않고 원자들 사이에 공유

– 같은 원자들로 이루어진 분자들, 즉 Cl

2

, N

2

및 O

2

등에서는 전자들을 균등하게 공유

– 극성 공유결합(polar covalent): 서로 다른 원자들로 구성되어

있는 이핵 분자에서는 결합에 사용된 전자들을 균등하게 공유

되지 않음.

(4)

1. 원자가, 산화상태 및 결합

• 산화수

– 그 원자가 얻거나 잃는, 또는 다른 원자와 공유하는 전자의 수 에 의하여 결정

– 원자가 전자를 잃게 되면 양으로 하전된 이온이 되며, 전자를 얻는 경우에는 음으로 하전된 이온이 됨

– 이온을 생성할 때는, 두 원소의 원자들이 산화(전자를 잃음) 또 는 환원(전자를 얻음)

– 문제: Cl

2

O, ClO

2-

,ClO

2

, ClO

3-

, Cl

2

O

7

화합물에서 Cl의 산화

수는?

(5)

1. 원자가, 산화상태 및 결합

• 문제: Cl

2

O, ClO

2-

,ClO

2

, ClO

3-

, Cl

2

O

7

화합물에서 Cl의 산화수는?

(6)

1. 원자가, 산화상태 및 결합

• 일부 중요한 원소의 산화수

(7)

2. 명명법

• 무수: anhydrous

• 최고의 산화 상태를 가진 산: -ic ex.) sulfuric acid, phosphoric acid, chroumous acid

– 이 산들의 염: -ate ex.)sodium sulfate

• 낮은 산화 상태를 가진 산: -ous ex.) sulfurous acid (H

2

SO

3

)

– 이 산들의 이온: -ic

• 더 낮은 산화 상태를 가진 산: hypo---ous

ex.)hypophosphorous

(8)

2. 명명법

(9)

3. 화학반응식 : 중량관계 및 질량과 전하의 보전

• 질량은 보전되어 반응식 양변의 각 원자의 총량은 같다

• 반응식 한편의 전하의 합은 다른 편의 전하의 합과 같다

(10)

4. 산화-환원 반응식

• Oxidation : an atom, molecule, or ion loses an electron

• Reduction : it gains an electron

• Oxidizing agent (산화제): 전자를 받을 수 있는 물질

– O(0), Cl(0), Fe(Ⅲ), Cr(Ⅵ), Mn(Ⅳ), Mn(Ⅶ), N(Ⅴ), N(Ⅲ), S(0), S(Ⅳ), S(Ⅵ)

• Reducing agent (환원제): 전자를 줄 수 있는 물질

– H(0), Fe(0), Mg(0), Fe(II), Cr(II), Mn(IV), N(III), Cl(-I), S(0), S(-II), S(IV)

(11)

4. 산화-환원 반응식

• 산화-환원반응의 예

(12)

4. 산화-환원 반응식

• 복잡한 산화-환원반응들

1) 반응식의 골격을 쓴다. 분자식이나 이온형태의 어느 것 을 써도 좋으나 실제 일어나고 있는 반응을 정확히 나 타내는 것이어야 한다.

2) 산화수의 변화 또는 전자의 이동수에 따라 반응식의 계 수를 맞춘다. 즉, 전자 손익의 균형을 맞춘다.

3) 통상적인 방식으로 반응식을 완결한다.

(13)

4. 산화-환원 반응식

• KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O

• MnO4- + Fe2+ + H+ → Fe3+ + Mn2+ + H2O

(14)

4. 산화-환원 반응식

• K

2

Cr

2

O

7

+ KI + H

2

SO

4

→ Cr

2

(SO

4

)

3

+ K

2

SO

4

+ I

2

+ H

2

O

• Cr

2

O

72-

+ I

-

+ H

+

→ Cr

3+

+ I

2

+ H

2

O

(15)

4. 산화-환원 반응식

• KH(IO

3

)

2

+ KI + H

2

SO

4

→ I

2

+ K

2

SO

4

+ H

2

O

• IO

3-

+ I

-

+ H

+

→ I

2

+ H

2

O

(16)

4. 산화-환원 반응식

• 반쪽 반응식

(17)

4. 산화-환원 반응식

• 반쪽 반응식

(18)

4. 산화-환원 반응식

(19)

4. 산화-환원 반응식

(20)

연습문제

(21)

연습문제

(22)

연습문제

(23)

연습문제

참조

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