환경분석 및 실험
제2강 화학 반응
박 성 직
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
1. 원자가, 산화상태 및 결합
• 공유결합
– 전자들이 이동하지 않고 원자들 사이에 공유
– 같은 원자들로 이루어진 분자들, 즉 Cl
2, N
2및 O
2등에서는 전자들을 균등하게 공유
– 극성 공유결합(polar covalent): 서로 다른 원자들로 구성되어
있는 이핵 분자에서는 결합에 사용된 전자들을 균등하게 공유
되지 않음.
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
2O, ClO
2-,ClO
2, ClO
3-, Cl
2O
7화합물에서 Cl의 산화
수는?
1. 원자가, 산화상태 및 결합
• 문제: Cl
2O, ClO
2-,ClO
2, ClO
3-, Cl
2O
7화합물에서 Cl의 산화수는?
1. 원자가, 산화상태 및 결합
• 일부 중요한 원소의 산화수
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
2SO
3)
– 이 산들의 이온: -ic
• 더 낮은 산화 상태를 가진 산: hypo---ous
ex.)hypophosphorous
2. 명명법
3. 화학반응식 : 중량관계 및 질량과 전하의 보전
• 질량은 보전되어 반응식 양변의 각 원자의 총량은 같다
• 반응식 한편의 전하의 합은 다른 편의 전하의 합과 같다
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)
4. 산화-환원 반응식
• 산화-환원반응의 예
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.
4. 산화-환원 반응식
• KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
• MnO4- + Fe2+ + H+ → Fe3+ + Mn2+ + H2O