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고급화학

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분자 궤도함수 이론 (Molecular Orbital Theory, MOT) [알림] * 원자가 결합 이론(VBT)과 분자 궤도함수 이론(MOT)의 차이에 대한 일반화학 수준의 글입니다. Schrodinger 파동 방정식을 분자에 어떻게 적용했는지에 주목하여 작성한 글이며, 구체적인 분자의 파동 방정식 풀이, LCAO 분자 궤도함수, 이원자 분자의 MO 도표 등에 관한 내용은 포함되어있지 않습니다. * 이전 글 : 원자가 결합 이론(169) 원자가 결합 이론 (Valence Bond Theory, VBT) 원자가 결합 이론 (Valence Bond Theory, VBT) "하이틀러-런던의 접근법을 바탕으로 설명하는 원자가 결합 이론" 1. 역사 미국의 화학자 길버트 루이스(Gilbert N. Lewis, 1875-1946)는 1916 년, 《The Atom and T.. stac..
반트 호프 식 (van't Hoff equation) - 묽은 용액의 삼투압 반트 호프 식 (van't Hoff equation) "묽은 용액의 삼투압" 1. 삼투압 순수한 용매와 용액이 반투막을 사이에 두고 분리되어 있을 때, 순수한 용매가 용액 속으로 이동하려는 자발적인 경향을 삼투 현상(osmosis)이라 한다. 이러한 용매의 유입을 완전히 막기 위해서는 용액 쪽에 별도의 압력을 가해주어야 하는데, 이때 필요한 최소 압력을 삼투압(osmotic pressure, Π )으로 정의한다. 묽은 용액의 삼투압은 용액 내 포함된 용질의 몰농도에 의존하며, 다음과 같은 반트 호프 식(van't Hoff equation)으로 나타낼 수 있다. (CB = nB/V = 용액의 (용질) 몰농도) 2. 반트 호프식의 증명 용액에 가해진 삼투압의 크기를 구하기 위해서는 서로 다른 압력(p vs ..
삼투와 삼투압, 그리고 농도 평형 [ 긴 글 주의 ] 삼투와 삼투압, 그리고 농도 평형 "그래서 언제까지 일어나는 건데?" 0. 들어가기 고등학교 화학2, 용액 단원에서 총괄성(colligative property)에 대해 다룬다. 학생들은 증기압 내림, 끓는점 오름, 어는점 내림, 삼투압을 차례로 배운다. 교육과정에서는 이 네 가지 개념을 두 가지 성취 기준으로 구분하여 제시한다. 과학과 교육과정(제2015-74호) [12화학Ⅱ01-09] 묽은 용액의 증기압 내림, 끓는점 오름, 어는점 내림을 이해하고, 일상생활의 예를 들 수 있다. [12화학Ⅱ01-10] 삼투 현상을 관찰하고, 삼투압을 설명할 수 있다. 화학2가 배추를 소금에 절이는 것과 같은 실생활 삼투 현상을 소개하고 체험하는 정도에 머무르는 교과목이라면, 위의 성취 기준을 가볍..
화학 반응의 속도 화학 반응의 속도 - 반응식의 화살표에 관심을 갖다 - 1. 반응 속도와 반응 경로 1.1. 화학 반응의 빠르기 속도란, 빠르고 느린 정도를 나타내는 물리량이다. 역학에서 속도는 단위 시간 동안 물체가 이동한 거리(변위)로 정의된다. 화학에서는 물체 대신 물질을, 물체의 이동 대신 물질의 변화를 다룬다. 물질의 화학적 변화를 반응(reaction)이라 한다. 반응이 진행되면, 반응물은 줄면서 생성물이 늘어난다. 반응물이 줄어드는 정도, 생성물이 늘어나는 정도로 반응의 빠르기를 나타낼 수 있다. 반응 속도는 단위 시간당 반응물 또는 생성물의 농도 변화로 정의한다. 반응 속도를 나타내는 물질이 반응물인지 생성물인지는 중요치 않다. 관찰자 마음이다. 반응물은 농도 감소량(- d [A])을, 생성물은 농도 증가..
원자가 결합 이론 (Valence Bond Theory, VBT) 원자가 결합 이론 (Valence Bond Theory, VBT) "하이틀러-런던의 접근법을 바탕으로 설명하는 원자가 결합 이론" 1. 역사 미국의 화학자 길버트 루이스(Gilbert N. Lewis, 1875-1946)는 1916년, 《The Atom and The Molecule》을 통해 결합 이론을 발표했다. 각 원자의 바깥 껍질에 존재하는 홀전자들이 서로 쌍을 이루며 결합한다는 내용이었으며, 전자쌍 결합을 설명하기 위해 점 구조식(electron-dot structure)을 제안했다. 이것이 원자가 결합 이론(Valence Bond Theory, VBT)의 시작이다. 루이스의 이론은 어빙 랭뮤어(Irving Langmuir, 1881-1957)에 의해 옥텟 규칙으로 발전했다. 또한, 1927년, ..
자유에너지와 화학 평형의 위치 0. 들어가기 더보기 2015 개정 교육과정 "화학2" 교과목에서 깁스 자유에너지가 빠졌다. 정확하게는 과학 계열 전문 교과로 분류되는 "고급 화학"으로 올라가버렸다. 학생들의 진로 선택 교과로 분류된 "화학2" 까지는 선택에 따라 일반 학교에서 개설이 되기에 어려움까지는 없겠지만, 고급 화학은 과학중점학교나 과학고, 소인수 교육과정을 운영하지 않고서는 개설이 쉽지 않을 듯하다. 아마도, 교육과정 편성 위원분들께서는 "깁스 자유에너지와 반응의 자발성"개념을 일반 학생들에게 소개하는 것이 큰 의미를 갖지 않는다고 생각하셨거나 너무 과하다고 생각하셨을지 모른다. (대부분의 화학 관련 구술 면접에서 반응의 자발성이 빠지지 않고 거의 매년 등장했던 것을 생각해보면, 화학 전공 교수님들께서 반응의 자발성에 관한 ..
상 경계 (Phase Boundary) 상 경계 (Phase Boundary) 앞선 상 전이의 열역학적 양상에 대한 글을 통해 상 변화 과정에서의 깁스 자유에너지(화학 퍼텐셜) 변화를 살펴보았으며, 압력 변화와 온도 변화 두 가지 요인에 의한다는 것을 알게 되었다. 특히 일정 압력 하에서 온도 변화에 따른 깁스 자유에너지는 그 상의 엔트로피에 의존하며, 일정 온도 하에서 압력 변화에 따른 깁스 자유에너지는 그 상에 몰부피에 의존함을 알게 되었다. 이번에는 상 전이 도표 상에서 상 경계가 갖는 의미가 무엇인지를 살펴보고, 액체-기체, 고체-액체, 고체-기체 상 변화에서 상 경계가 갖는 특징을 살펴보고자 한다. 1. 액체-기체 상 경계 다음 그림은 물의 상 경계를 보여주는 그래프이다. 특히 물과 수증기(액체와 기체) 사이 상경계 곡선 위의 압력 ..
배위 화학 (Coordination Chemistry) - 결합 (1) 배위 화학 (Coordination Chemistry) - 결합 (1) 배위화학 - 서론 : [바로가기 링크] https://stachemi.tistory.com/56 베르너는 착물의 구조를 정팔면체라고 제안하였으며, 이를 착물의 이성질체 개수와 광학이성질체의 존재 여부 등을 통해 뒷받침하였다. 그렇다면, 착물을 이루는 중심금속과 주위의 리간드들은 어떤 방식으로 결합을 하는 것일까? 착물의 결합을 설명하는 것은 그다지 간단한 일이 아니었으며, 결합의 성질을 보다 합리적으로 설명하고, 예측하고자 많은 연구가 이루어졌다. 착물에 대한 결합 이론은 무엇보다 착물이 보여주는 실험적 특징들을 잘 설명할 수 있어야 했다. 1. 원자가결합이론 (Valence Bond Theory, VBT) 1902년 미국의 길버트 ..

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