1. 화학 반응의 기본 개념
ㅇ 화학반응 이란?
- 1 이상의 물질(반응물)이, 화학적 변화를 거쳐, 새로운 물질(생성물)로 변하는 과정
. 이때, 화학적 조성 및 성질이 변화됨
ㅇ 화학반응식 (Chemical Reaction Equation)
- 화학반응을 화학식으로 나타낸 것
ㅇ 화학반응의 종류 ☞ 화학반응 종류 참조
- 합성 반응 (Synthesis Reaction)
. 2 이상의 물질이 결합하여 하나의 생성물이 됨
- 분해 반응 (Decomposition Reaction)
. 하나의 물질이 여러 물질로 나뉘어짐
- 치환 반응 (Substitution Reaction)
. 한 원소가 다른 원소로 교체되는 반응
- 산화 환원 반응 (Redox Reaction)
. 전자의 이동에 의해 산화와 환원이 동시에 일어나는 반응
2. 화학 반응의 메커니즘 및 관련 물질
ㅇ 반응 메커니즘
- 반응이 어떻게 일어나는지에 대한 전체 과정의 묘사
. 반응 물질이 생성 물질로 변해가는 전체 과정에서,
. 서술되어야 하는, 순서,속도,단계,중간 반응 및 중간 물질 등에 대한 고찰
. 또한, 각 단계에서 무슨 일이 일어나는지에 대한 자세한 기술
ㅇ 반응 차수 (Reaction Order)
- 반응 속도가 반응물의 농도에 어떻게 의존하는지를 나타내는 지표
. a A + b B → (생성물) 에서, 반응 속도 법칙이 rate = k [A]m [B]n 이라면,
.. 전체 반응 차수 : m + n
. 0차 반응 : rate = k (속도는 농도에 무관)
. 1차 반응 : rate = k [A] (속도는 A에 비례)
. 2차 반응 : rate = k [A]2 또는 k [A] [B] (A의 제곱 or A,B 곱에 비례)
※ (반응,생성 물질)
ㅇ 반응물 (Reactant)
- 화학반응의 출발 물질 (시작 물질)
ㅇ 생성물 (Product)
- 화학반응의 결과 물질 (최종 물질)
※ (반응성 물질)
ㅇ 시약 (Reagent)
- 화학반응에 쓰이게될 화학약품
. 시약이 실제 쓰여질 때에는 반응물이라고 함
- 통상, 화학반응식의 왼쪽에 표시함
. 종종, 유기화학에서는, 화학반응에 필요한, 시약,온도,열,빛을,
화학반응식 내 화살표 위,아래에 보여줌
ㅇ 한계 반응물, 한계 시약 (Limiting Reagent)
- 반응물 중 먼저 소모되는 물질
. 결국, 다른 반응물 및 생성물 양(몰수)은, 한계 반응물의 양(몰수)에 의해 결정됨
ㅇ 촉매 (Catalyst)
- 자신은 변화하지 않고 다른 물질의 화학변화 속도를 증감시키는 물질
- 화학반응을 촉진하지만, 반응중에 소비,생성되지 않는 물질 (계속 사용 가능)
- 활성화 에너지를 낮추고(더 낮은 온도에서), 속도 상수를 크게하며, 화학반응 속도를 높힘
ㅇ 중간물, 중간체 (intermediate), 반응 중간체 (reactive intermediate)
- 중간 단계에서 형성되고, 나중 단계에서 소비되는 물질
. 例) A + B → X + Y (A → I + X, B + I → Y, I : 중간물)
- 통상, 중간물은, 수명이 매우 짧아, 빨리 반응한 후에, 안정한 생성물을 형성하게 됨
ㅇ 전구체 (precursor)
- 최종 산물을 생성하기 위한 출발 물질
- 최종 분자를 합성하는 초기 또는 이전 단계에 사용되는 분자들을 일컬음
3. 화학 반응의 조건 및 효율
ㅇ 화학반응 생산성/효율/수율(Yield)
- 일정 반응물들을 이용해 생산할 수 있는 최대 생성물의 비율
ㅇ 활성화 에너지 (Activation Energy)
- 화학반응을 일으키는데 필요한, 최소한의 문턱 에너지 (충족해야 할 에너지 장벽)
. 例) 기체분자운동 중 어떤 일정값 이상의 운동에너지를 갖는 분자 충돌에 의해서 만
화학반응 발생
. 例) 성냥불을 붙이고자 할 때, 두 표면 간의 마찰 열 에너지가 연소 반응에 필요하게 됨
. 例) H2 + ½O2 → (286 kJ/mol 필요) → H2O
- 활성화에너지가 낮을수록, 반응 속도는 증가하고, 반응물이 충분한 에너지를 얻을 가능성이 커짐
ㅇ 활동도 (Activity)
- 농도와 유사한 개념
. 용액 내 이온의 `유효 농도`
.. 이온 없는 중성 분자, 묽은 이온 용액 등은, 활동도와 농도가 사실상 같아짐
- 몰농도에 활동도 계수를 곱한 값
. 기준값 1 M(몰질량,몰농도)로 나눈 숫자 (단위 없음)