분자와 화합물

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 H2, F2, Cl2, Br2, I2, O2, 등 2) 화합물 or 혼합물이 섞인 혼합물 형태 a) 물 : 산소 1개, 수소 2개로 이루어진 분자 , 개별 구조 b) 바닷물 : 물과 식염 , 그 밖의 다른 성분들의 혼합물 형태 식염(NaCl) : 나트륨과 염소 (1:1) 로 이루어진 화합물 3차원격자 구조 Unit cell of NaCl c) 설탕 : 12 개 탄소 , 22개 수소 , 11 개 산소로 이루어진 화합물 * 화합물의 성질 : 구성분자에 의해 결정 분자를 변화 → 분자의 성질의 변화 → 물질의 성질 변화 4.3 화학식 (Chemical Formula) * 화합물을 표현하는 수단 * 원소의 종류, 각각의 상대적인 원자수 화학식 구성성분과 비율 염화나트륨 NaCl Na:Cl=1:1 물 H2O H:O=2:1 * 하첨자가 다르면 전혀 다른 물질을 나타냄 H2O , H2O2 CO, CO2 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 . 3차원 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 Fe Heme 4.6 분자량 (Molecular Weight) * 분자식을 구성하는 모든 원자들에 대한 원자량의 합 * amu, g/mol H2O의 MW= 2 × 1.008 amu(H) + 1 × 16.00 amu(O) = 18.02 amu = 18.02 g/mol * 화합물의 질량과 분자의 몰 수간의 환산인자로 사용 예제) 질량 0.100 g인 빗방울에 들어있는 물분자의 수는 ? 0.100 g × 1 mol/18.02 g × 6.022×1023 개의 분자 /1 mol = 3.34 × 1021개의 H2O 분자 4.7 환산인자로 이용되는 화학식 * 화학식의 하첨자는 환산인자로 사용 * 적용 예 1) 자동차 121 대에해당하는타이어 갯 수 ? 타이어 4 개 . 자동차 1대 타이어 4 다스 . 자동차 1 다스 . : 당량(equivalent) 을 의미 121대 자동차 × 타이어 4개 / 자동차 1대 = 484개 의 타이어 2) H2O 12mol 에 대한 H의 mol 수는? H 2개 . O 1개 . H2O 분자 1개 H 2다스 . O 1 다스 . H2O 분자 1다스 2 mol H . 1 mol O . 1 mol H2O 12 mol H2O . 2 mol H / 1 molH2O = 24 molH 4.8 간단한 화합물의 명명 * H2O . 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 표1 일반적인 몇 가지 음이온 비금속 기호 어간 음이온의 이름 플루오르 (fluorine) F플루오르 (fluor) 플루오르화 (fluoride) 염소(chlorine) Cl염( chlor) 염화(chloride) 브롬(bromine) Br브롬( brom) 브롬화(bromide) 요오드(iodine) I요오드( iod) 요오드화 (iodide) 산소(oxygen) O2산( ox) 산화(oxide) 황(sulfur) S2황( sulf) 황화(sulfide) 질소(nitrogen) N3질( nitr) 질화(nitride) * 다원자 이온을 포함한 이온 화합물 : 다원자 이온의 이름을 그대로 … KNO3 . 질산칼륨, Potassium nitrate 표2 일반적인 다원자 이온 이름 화학식 탄산(carbonate) CO3 2중탄산( bicarbonate) HCO3 - 수산화(hydroxide) OH질산( nitrate) NO3 - 인산(phosphate) PO4 3황산( sulfate) SO4 2 * 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 1일 경우 보통 생략 이(di) = 2 삼(tri) = 3 오(penta) = 5 사(tetra) = 4 육(hexa) = 6 CO2 . 이산화탄소 , Carbon dioxide N2O . 일산화이질소 , Dinitrogen monoxide 4.9 화합물의 생성과 변화 : 화학 반응 * 메탄의 연소 반응과 화학 반응식 CH4 + O2 . CO2 + H2O CH4 + O2 . CO2 + H2O * 화학반응식의 완성 : 균형식 1) 반응식 양쪽에 있는 원소가 우선 1CH4 + O2 . 1CO2 + 2H2O 2) 한쪽에 자유 원소 상태로 있는 원소는 나중 1CH4 + 2O2 . 1CO2 + 2H2O 3) 계수만 변경 , 하첨자는 절대 별경 불가 4) 계수가 분수일 경우 정수로… 예) P2H4 . PH3+ P4 1) 적용 3P2H4 . 4PH3 + P4 2) 적용 3P2H4 . 4PH3 + 1/2P4 4) 적용 6P2H4 . 8PH3 + P4 4.10 환산인자로서의 화학반응식 : 화학반응식의 계수는 환산인자로 사용 * 피자 만들기 1) 피자용 빵 1개 + ½ 파운드 치즈 + 4 온스 토마토 . 피자 1개 2) ½ 파운드 치즈 . 피자 1개 4 온스 토마토 . 피자 1개 3) 4 파운드의 치즈로 피자를 몇 개 ? 4 파운드 치즈 × 피자 1개 / ½ 파운드 치즈 = 피자 8 개 * 분자 만들기 1) 2H2 + O2 . 2H2O 2) 2 mol H2 . 2 mol H2O 1 mol O2 . 2 mol H2O 3) 4 mol H2로 H2O를 얼마나 만들 수 있는가 ? 4 mol H2 × 2 mol H2O / 2 mol H2 = 4mol H2O