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화학

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ChatGPT와 싸워보았다. (feat. OF2의 산화수) ChatGPT 초창기에 산화수(oxidation number)로 싸운 적이 있다. 어처구니없는 답변을 하면서도 너무나도 당당하고 뻔뻔한 태도로 일관되게 말해서 시간 가는 줄 모르고 대화했던 기억이 있다. 막무가내로 자기 주장을 펼치는 인공지능 챗봇에게 제대로 도전하기 위해 papago라는 든든한 친구를 대동했다. 지난번과 마찬가지로 이번 주제도 OF2(oxygen difluoride)의 산화수이다. 나 : "OF2 분자 내 산소의 산화수에 대해 답해줄 수 있습니까?" ChatGPT : OF2(oxygen difluoride) 내 산소의 산화수는 다음과 같은 공식을 통해 결정할 수 있습니다. 산소의 산화수 = 산소의 그룹 번호(원자가 전자수) - (비공유 전자쌍의 수 + 0.5(결합 전자수)) (잉? 이거..
베리 유사회전 (Berry pseudo-rotation Mechanism) 베리 유사회전 | Berry pseudo-rotation mechanism 1. 서로 다른 환경에 놓여있음도 구별되지 않는 이유 ? PF5는 과 같이 삼각쌍뿔형 구조로, 직선상에 놓인 2개의 축 방향(axial, 158pm) P-F 결합과 삼각평면 위에 놓인 3개의 적도 방향(equatorial, 153pm) P-F 결합을 갖는다. 이는 PF5 내 플루오린의 공간상 환경이 다르다는 뜻이며, 두 종류의 플루오린이 있는 것처럼 다뤄질 수 있다. 단결정 X-선 분석을 통하면, 축 방향과 적도 방향의 P-F 결합 길이 차이를 직접 확인할 수 있다. 따라서, 이 분자의 19F-NMR과 같은 다른 분석 방법을 통해서도 두 종류의 플루오린(F)에 의한 특징이 스펙트럼에 나타날 것을 기대할 수 있는데, 우리 생각과 달..
2022학년도 10월(10.12.) 고3 전국연합학력평가 화학1 3점 문항 풀이 2022학년도 10월 고3 전국연합학력평가 화학1 3점 문항 풀이 9, 10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20번 한동안 바쁘다는 핑계로 문제 풀이 업로드를 하지 않았다. 매번 문제를 찾아 풀어보기는 하지만, "이게 과연 화학 문제인가?"하는 의문을 갖게하여 풀이를 업로드해야할 의욕이 생기지 않았다. 사실, 맨 뒷 장의 킬러 문항들은 나도 빠르게 풀어내지도 못하고, 풀어내도 기쁘지 않고, 아직도 문제를 통해 전달하고자 하는 화학적 의미도 못찾겠다. ... 9. 정답: ② ㄴ 더보기 그저 시간을 끌기 위한 이런 문제 싫다. 원소별로 전자배치를 해보고, 하나씩 따져주면 되기에 어려운 문제라고 말할 수는 없지만, 전자가 2개 들어있는 오비탈 수와 p-오비탈에 들어있는 전자수의 비율이 무슨..
2022학년도 10월(10.12.) 고3 전국연합학력평가 화학1 풀이 [20번] 2022학년도 10월 전국연합학력평가 화학1 풀이 [20번] 20. 정답: ④ 50 3점 문항 풀이를 작성하던 중에 너무 부가적인 설명들이 길어져서, 별도의 글로 뺐다. 역시나 2가 산-염기를 혼합하는 문제이다. 벌써부터 쉽지 않을 예정이다. 그런데, 이번 문제는 더더욱 처음에 어떤 선택을 했느냐에 따라 풀이 시간이 매우 차이가 날 수 있기에, 그다지 좋아 보이지는 않는다. (물론, 산-염기 중화 반응을 이와 같은 유형으로 출제하는 것 자체가 마음에 들지 않는다...힘들...) 각설하고, 일단, 혼합 용액 I, II, III 모두 염기의 양은 일정하다. 넣어준 산의 몰수 따라 혼합 용액의 액성이 산성, 중성 또는 염기성이 될 수 있다. 혼합 용액이 산성이라면, H+, X2+, (Y- 또는 Z2-) 이 존..
고등학생을 위한 적외선 분광법 : (2) 작용기와 스펙트럼 기초 * 본문의 내용은 고등학생을 위한 적외선 분광법 : (1) 기초편과 연결됩니다. https://stachemi.tistory.com/269 고등학생을 위한 적외선 분광법 : (1) 기초 고등학생을 위한 적외선 분광법 : (1) 기초 "분자의 진동 운동과 적외선 분광법" 0. 들어가기 어쩌다 보니, 지역 심화과학반 프로그램에서 ‘적외선 분광기를 이용한 물질 분석’ 수업을 하게 되 stachemi.tistory.com 고등학생을 위한 적외선 분광법 : (2) 작용기와 스펙트럼 기초 "분자 구조의 특징과 스펙트럼" 0. 들어가기 이전 글을 통해 적외선 분광법의 기본 원리(?)에 대해 간단히 다루었다. 정리하면 다음과 같다. 분자는 물질 성질을 나타내는 최소 단위 입자이고, 대부분의 분자는 원자 사이 결합을 통..
매우매우 묽은 강산 수용액의 pH 구하기 매우매우 묽은 강산 수용액의 pH 0.00000001 M HCl 수용액의 pH = 8 (?) 강산 수용액의 pH는 산의 초기 농도에 -log를 취하여 손쉽게 계산할 수 있다. 강산 대부분이 수용액에서 해리되기 때문에 초기 농도와 같은 수소 이온 농도를 갖는다. 예를 들어 0.1 M (10-1 M) HCl 수용액의 pH는 1이며, 0.0001 M (10-4 M) HCl 수용액의 pH는 4이다. 25℃, 1.0 × 10-3 M HCl 수용액의 pH는? [H3O+] = [HCl]초기 = 1.0 × 10-3 M ∴ pH = - log (1.0 × 10-3) = 3 그렇다면, 10-8 M (0.00000001 M) HCl 수용액의 pH는 얼마일까? 다음 표를 살펴보자. 초기 농도가 10-8 M 인 HCl의 pH를..
원자가 껍질 전자쌍 반발 이론 (VSEPR Theory) 원자가 껍질 전자쌍 반발 이론 Valence Shell Electron-Pair Repulsion Theory 0. 들어가기 칠판에 제목을 쓰는데 한참이다. "원자가 껍질 전자쌍 반발(VSEPR) 이론". 그리고 최대한 꼬불랑 거리며, 영어로 한번 읽어준다. 밸러~언스 쉐~엘 일렉트런 페얼 리퍼~얼젼 띠어리. 끊어지지 않는 긴 영단어에 학생들이 "오~~~~~"하며, 반응을 보이지만, 표정은 무언가 애매하다. 길고 복잡한 이름에서 오는 알 수 없는 거리감에 약간 겁을 먹은 것 같다. 교과서에는 간단하게 전자쌍 반발 이론이라고 쓰여있다. VSEPR 이론은 원자가 결합 이론(VBT)에서 분자의 3차원 구조, 즉, 분자가 어떤 모양으로 공간을 차지하는지를 설명하기 위한 이론(모델)이다. 달리 말해, 루이스 구조..
2014학년도 3월(3.12.) 고3 전국연합학력평가 화학1 풀이 [20번] 2014학년도 3월 고3 전국연합학력평가 문제 풀이 [20번] 정답 : ⑤ ㄴ, ㄷ 풀이 : 일정 온도, 압력 조건에서 반응 전후의 부피 비가 피스톤 높이로 주어져있다. 피스톤의 부피는 용기 내 존재하는 기체 분자의 몰 수에 비례한다. 화학 반응식의 양적 관계 문제이다. (가)의 반응 전 기체 입자 수를 통해 몰 수와 부피 관계를 알 수 있다. 4 mol에 해당하는 부피가 8 부피이다. 1 mol 당 2 부피씩 차지한다. 기체 분자 1 mol = 2 부피 따라서 (가)의 반응 후 남아있는 기체 몰수는 7 부피에 해당하는 3.5 mol이다. 같은 방법으로 (나)의 반응 전 기체 몰수는 8부피에 해당하는 4 mol이며, (나)의 반응 후 기체 몰수는 6 부피에 해당하는 3 mol이다. (가), (나) 모두 ..
오스트발트 희석률 (Ostwald dilution law) 오스트발트 희석률 | Ostwald dilution law 0. 들어가기 오스트발트 희석률은 독일의 화학자 빌헬름 오스트발트(Friedrich Wilhelm Ostwald, 1853-1932)가 1888년 제안한 것으로 약산의 이온화 상수(Ka)와 약산의 이온화도 사이 관계를 나타낸 법칙을 말한다. (사실, 산-염기에만 국한된 것이 아닌, 수용액에서 해리되는 전해질들의 해리 상수 Kd 와 초기 농도 c0 , 전해질의 해리도(해리 분율) α 사이 관계에 대한 것이다.) 1. 유도하기 약산(약전해질)은 수용액에서 일부 해리되어 다음과 같은 평형 상태에 도달한다. 약산의 초기 농도를 c0, 약산의 이온화도를 α 라고 한다면, 약산은 이온화도의 비율만큼 해리되며, 해리된 약산의 농도는 c0*α 로 나타낼 수 있..
약산의 pH 구하기 약산의 pH 구하기 1. 산의 세기 이온화도(해리도)는 절대적 강산과 약산을 구분하는 척도가 된다. 이온화도는 산(HA)의 해리 분율에 관한 것으로 0 ~ 1 사이 값을 갖는다. 이온화도가 크다(1에 가깝다)는 것은 산 대부분 해리되어 수소 이온(H+)과 짝염기 이온(A-)으로 따로 존재하려는 경향이 크다는 뜻이기도 하다. 수용액에서 거의 대부분 해리되어 이온 상태로 존재하는 산을 '강산(strong acid)'이라 하며, 대부분이 그대로 원래의 형태로 존재하고, 일부만 해리되는 산을 '약산(weak acid)'이라 한다. HCl은 강산, CH3COOH는 약산으로 분류된다. 두 산의 해리 전후 상대적 개수에 대한 모형은 다음과 같다. 2. 산 이온화 상수 산의 이온화 상수, 또는 산 해리 상수라고 한다...
공명 구조와 관련된 대표적인 오개념들 공명 구조와 관련된 대표적인 오개념들 1. 공명 구조 (resonance structure) 화학에서 공명(resonance)은 라이너스 폴링(Linus Pauling, 1901-1994)이 비편재화된 전자들을 루이스 구조식(편재화된 분자 모형)에 적용하기 위해 제안한 개념을 말하는 것이 일반적이다. 폴링은 공명을 통해 벤젠(C6H6)의 특별한 평면 구조를 설명했다. 종이 위에 표현된 루이스 구조식은 화합물의 구조를 2차원적으로 알려줄 뿐, 실제 구조를 대변하지는 못한다. 탄산 이온(CO32-)을 예로 들어보자. 탄산 이온은 중심 탄소와 세 개의 산소 원자가 결합한 평면 구조이다. 루이스 구조 상으로는 하나의 C=O 이중 결합과 두 개의 C-O 단일 결합을 갖는 것처럼 보이는데, 만약 이 구조식이 실제 ..
화학사 이야기 - 루이스 구조식과 옥텟 규칙 루이스 구조식과 옥텟 규칙 리튬, 베릴륨, 붕소, 탄소, 질소, 산소, 플루오린... 원자들은 모두 2주기 원소라는 점에서 비슷한 면이 있지만, 원소 각각의 성질은 매우 다르다. 이들 원소 알맹이들은 바깥 껍질에 각기 다른 수의 전자를 갖고, 원소 저마다의 독특한 성질들이 이러한 바깥 껍질 전자 수에 의해 결정된다는 생각이 들어도 이상하지 않다. 과거 화학자들 역시, 원자의 바깥 껍질 전자 수(원자가 전자)와 원소 성질의 연관성에 관심을 가졌으며, 이를 바탕으로 원자 간 반응과 결합 등을 설명하려 했다. 이렇게 원자의 바깥 껍질 전자만으로 결합을 설명하려 시도했던 이론들을, 원자가 결합 이론(valence bond theory, VBT)이라 한다. 그리고 이 이론의 시작점에 빠지지 않고 언급되는 화학자가..