심화화학8 [결합이론] 고체의 띠 이론 고체의 띠 이론Band Theory for Solids ● 전기 전도성을 MOT로 설명하기 물질 전하의 흐름인 전류를 전도하는 능력에 따라서 아래와 같이 구분됩니다. ■ 절연체: 저항이 매우 커서 전기를 전도하지 않는 물질이다. ■ 금속 전도체: 전자 전도체로, 온도가 증가함에 따라 저항이 커진다.■ 반도체: 전자 전도체로, 금속 전도체와는 달리 온도가 증가함에 따라 저항이 작아진다.■ 초전도체: 전자 전도체로, 매우 낮은 온도에서 저항이 0이다.■ 고체 전해질: 이온 전도체이다. 고체는 물질의 상 중 하나로, 원자, 이온, 분자가 규칙적인 배열로 놓인 상태입니다. 고체 역시 물질이기 때문에 위와 같은 전기적 성질 중 하나를 띠게 되어 있습니다. 그렇다면 이러한 성질의 이유를 결합 이론으로 설명할 수 있.. 2018. 7. 7. [결합이론] 분자 오비탈 이론(MOT) 분자 오비탈 이론(MOT)Molecular Orbital Theory ● 분자 오비탈 이론이란? 분자 오비탈 이론(MOT)는 VBT와 더불어 화학 결합을 설명하는 이론입니다. VBT에서는 전자가 한 쪽으로 편재화되어 있고 원자가의 전자만이 결합에 참여할 수 있다고 가정한 것에 반해, MOT에서는 전자가 분자 전체에 걸쳐서 퍼진 분자 오비탈을 점유한다고 생각하며, 원자가 전자가 분자 전반에 걸쳐서 비편재화 되어 있다고 가정합니다. 따라서 모든 전자가 동등하며, 서로 상호작용합니다. ● 분자 오비탈 이론의 기반 오비탈을 계산하는 것은 매우 복잡하기 때문에 여러가지 가정을 합니다. 그 중 보른-오펜하이머 근사는 원자핵의 이동 속도가 전자에 비해 매우 느리기 때문에 전자만을 고려하여 파동 함수를 설명할 수 있다.. 2018. 7. 7. [결합이론] 원자가 결합 이론(VBT) 원자가 결합 이론(VBT)Valence Bond Theory ● 원자가 결합 이론이란? 원자가 결합 이론은 원자 오비탈을 이용해서 공유 결합을 설명하기 위한 이론입니다. 이 이론에서는 공유 결합이 홑전자를 가지는 원자가의 오비탈이 서로 접근하여 겹쳐지면서 전자쌍을 이루면서 이루어진다고 설명합니다. 이 이론에 대해 이해하기 위해서는 우선 루이스 구조식에 대한 이해가 필요합니다. ● 시그마 결합과 파이 결합 원자가 결합 이론에서 결합은 크게 두 가지, 시그마 결합과 파이 결합으로 나뉩니다. 둘은 결합 시의 모양, 결합 세기 등에서 차이를 보입니다. 각각에 대해서 자세히 알아보겠습니다. - S-오비탈 모양의 시그마 결합 아래와 같은 결합이 이루어진다고 가정합시다. 각각의 수소 원자의 1s 오비탈에는 전자가 하.. 2018. 6. 22. [양자화학] 슈뢰딩거 식과 상자 속 입자 슈뢰딩거 식과 상자 속 입자Schrödinger equation and the Particle in a Box ※ 이 글에는 간단한 미분과 적분 공식이 일부 사용되었으며, 삼각함수에 대한 지식이 필요합니다. ■ 양자론이란? 원자나 전자, 분자와 같은 미시적인 수준에서 일어나는 계의 운동에서는 고전물리학의 설명 방법으로 해석이 되지 않는 현상들이 관측됩니다. 그런 현상들의 예로는 흑체 복사나 광전 효과와 같은 것이 있습니다. 이러한 현상들을 해석하기 위해서는 그동안의 생각을 뒤집는 아이디어가 필요했는데, 그러한 제안들에는 에너지가 불연속적인 단위로 전달된다는 것이나 물질이 입자성과 파동성을 동시에 가진다는 점이 있습니다. 이러한 해석으로 미시적인 현상들이 해석되었고, 이를 양자론 또는 양자역학이라고 합니다.. 2018. 5. 19. [전기화학] 라티머 도표 라티머 도표Latimer Diagram ※ 라티머 도표란? 라티머 도표는 여러가지 산화 상태를 가질 수 있는 어느 한 원소의 각 산화 상태 별 표준 환원 전위와 그 관계를 나타낸 것입니다. 라티머 도표를 이용하면 어느 화학종이 불균등화 반응을 하는지 쉽게 파악할 수 있습니다. 불균등화 반응이 무엇인지와 어떻게 파악하는지에 대해서는 후술하겠습니다. ※ 라티머 도표 해석하기 위의 라티머 도표는 산소에 대한 라티머 도표입니다. 보면 알 수 있듯이 산소의 산화수가 0에서 -1, -2로 감소하기 때문에 산소가 오른쪽으로 갈 수록 환원됨을 알 수 있습니다. 즉 이 라티머 도표에서는 왼쪽으로 갈 수록 산화되고 오른쪽으로 갈 수록 환원됩니다. (여기서 산화수는 경우에 따라 같이 제시하지 않을 수도 있습니다.) 화살표는.. 2018. 5. 13. [화학반응속도론] 아레니우스 식 아레니우스 식Arrhenius' Equation ※ 문제 인식 어떠한 화학 반응을 진행시킬 때, 온도를 상승시키면 그 반응은 더 빨리 일어납니다. 다들 잘 알듯이 반응의 속도는 속도상수와 반응물의 농도들의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 이 때 반응물의 농도는 초기에 결정되면 변하지 않는 상수입니다. 반응물의 반응차수 역시 변하지 않는 값입니다. 그러면 온도가 올라갈 때 변할 수 있는 값은 속도상수 뿐이죠. 그러면 온도와 속도상수 사이에 어떤 관계가 있을까요? 이 관계를 파악하기 위한 식이 바로 아레니우스 식입니다. ※ 아레니우스 식 아레니우스 식은 아레니우스가 실험적으로 알아낸 값입니다. 식은 다음과 같습니다. 여기서 A는 잦음률이고 e는 자연상수, Ea는 활성화 에너지, R은 기체 상수, T는 온도입니다.. 2018. 4. 15. [산과 염기] 다양성자산과 다양성자산의 염 용액 다양성자 산과 다양성자 산의 염 용액Polyprotic Acid and Salt Solution of Polyprotic Acid ※ 다양성자 산이란? 다양성자 산은 하나보다 더 많은 양성자를 제공할 수 있는 산을 의미한다. 다양성자 산과 마찬가지로, 하나보다 더 많은 양성자를 수용할 수 있는 염기는 다양성자 염기라고 부른다. 다양성자 산의 예시: 다양성자 염기의 예시: 다양성자 산은 연속적인 양성자 이탈 과정을 거치며, 양성자를 하나씩 잃을 때마다 Ka 값이 10^3배씩 감소한다. 이는 양성자를 잃을 때마다 기존의 이온은 더욱 음전하를 띠게 되고, 이런 상황에서 새롭게 양성자를 떼어내려고 하면 기존에는 없던 추가적인 인력이 발생하기 때문이다. 이러한 추가적인 인력 때문에 다양성자 산은 점점 새롭게 양성.. 2018. 4. 8. [전기화학] 이온 선택 전극 이온 선택 전극Ion Selective Electrode ※ 이온 선택 전극이란? 이온 선택 전극이란 특정한 종류의 이온의 농도에만 민감하게 반응하는 전극을 말한다. 이를 이용한 사례로는 pH미터가 있으며, 이의 경우는 [H3O+] 농도에 민감한 전극을 활용한 것이다. ※ 칼로멜과 칼로멜 전극 칼로멜은 염화 수은 (Ⅰ)의 관용명으로, 화학식으로는 아래와 같이 쓴다. 이원자 양이온을 가지는 것이 특징이다. 칼로멜 전극은 칼로멜을 이용한 전극으로, 위에서 언급한 pH미터의 제작에 이용된다. ※ 칼로멜 전극의 전체 반응식 칼로멜 전극의 전체 반응식은 다음과 같다. 식에서 알 수 있듯, 칼로멜 전극의 반대편 전극으로는 수소 전극을 연결한다. 우리는 네른스트 식을 이용해서 pH를 결정할 수 있는 식을 얻을 수 있.. 2018. 4. 1. 이전 1 다음
