울기 절대값보다 크다.
따라서, (반응 1)의 활성화 에너지가 (반응 2)의 활성화 에너지 보다 크다.
17. 착이온의 색과 자기적 성질 : 결정장 이론;
정 팔면체 착물의 중심금속(M)과 중성 리간드 A와 B의 착이온
M은 4주기 전이 금속; “와 의 색과 자기적 성질 비교“
착이온
색
보색
파장
자기적 성질
노란색
파란색
400 nm
(가)
붉은색
청록색
500 nm
반자기성
(ㄱ) 결정장 갈라짐에너지()는 가 보다 크다. ⇒ ( O )
흡수 파장이 짧은 착물이 결정장 갈라짐 에너지가 더 크다.()
(ㄴ) (가) 는 상자기성이다. ⇒ ( X )
색
노란색
붉은색
보색
파란색(400 nm)
청록색(500 nm)
크기
크다
작다
자기적 성질
(반자성)
반자성
가 반자성이므로, 전자배치는 궤도에 6개 가 짝을 이루고 있어야 한다. 그런데, 는 결정장 갈라짐()이 보다 크므로,
궤도에 먼저 채워질 수 없으며, 당연히 궤도에 6개 가 짝을 이루고 있는 전자 배치가 되어야한다.
(ㄷ) 중성 원자 M의 바닥상태 전자배치는 이다. ⇒ ( X )
표에 주어진 자료로부터 착이온의 중심금속 M의 산화상태는 +3 ()이고, -궤도에 6개의 전자가 있으므로, M 원자는 에 3개의 전자를 더하면, 가 된다.
[보충설명]
(1) 결정장이론:
착이온의 중심원자에 있는 -궤도 5개() 는 리간드가 결합하는 방향에 있는 -궤도의 에너지는 높아지고, 리간드가 결합하지 않는 방향에 있는 -궤도의 에너지는 낮아진다는 가정에 따라 착이온의 색과 자기적인 성질을 설명할 수 있다.
(2) 팔면체 착물의 결정장 분리:
즉, 팔면체 착이온은 6개의 리간드가 3개의 축()방향에서 각각 2개씩 중심금속과 결합하기 때문에 각 축에 걸쳐 있는 -궤도 2개() 는 에너지가 높아지고, 축과 축 사이에 있는 -궤도 3개() 는 에너지가 낮아진다. 이 분리된 에너지를 결정장 분리에너지()라고 한다. 이 결정장 분리에너지()가 크면, 낮은 궤도의 전자가 높은 궤도로 천이할 때 짧은 파장의 빛을 흡수하고, 반대로 결정장 분리에너지()가 작으면, 낮은 궤도의 전자가 높은 궤도로 천이할 때 긴 파장의 빛을 흡수한다. 흡수된 가시광선 빛의 보색이 착이온의 색으로 나타난다. 예를 들면, 노란색의 보색은 파란색(400 nm 부근)이고, 붉은 색의 보색은 청록색(500 nm )부근의 파장을 갖는다.
그리고, 전자배치는 결정장 분리에너지가 낮은 경우(고스핀 착물), Hund의 법칙에 따라 3개의 궤도에 전자를 하나씩 채우고, 짝을 이루기 전에 2개의 궤도에 하나씩 채운 다음, 다시 3개의 궤도 에 짝을 이루고 다음에 2개의 궤도에 짝을 이루게 된다.
반면에, 결정장 분리에너지가 큰 경우(저스핀 착물), 3개의 궤도에 짝을 이루고 나서 궤도를 채운다.
착이온
관찰 색
보색(흡수색)
파장(nm)
황색
보라색
430 nm
주황색
청록색
470 nm
빨강색
녹청색
500 nm
자주색
황록색
530 nm
녹색
빨강색
680 nm
(3) 사면체 착물의 결정장 분리:
즉, 사면체 착이온은 4개의 리간드가 3개의 축() 방향에서 각 축과 축 사이로 중심금속과 결합하기 때문에 각 축과 축 사이에 있는 -궤도 3개() 는 에너지가 높아지고, 각 축에 걸쳐 있는 -궤도 2개() 는 에너지가 낮아진다.
18. 반응속도; 1차 반응과 2차 반응; 반감기;
속도규칙
적분 속도식
반감기
1차 반응
2차 반응
(1) 이다. ⇒ ( X )
(2) 반응차수는 1차 반응이다. ⇒ ( X )
1차 반응의 반감기는 초기 농도와 무관하다. 그러나 그림에서 보는 바와 같이 초기농도에 따라 반감기가 변화된다.
(3) 반응이 진행됨에 따라 반감기는 감소된다. ⇒ ( X )
기울기가 양수 이므로, 초기 농도가 감소되면, 는 감소되고, 반감기() 는 증가될 것이다. 반감기는 초기 농도가 감소함에 따라 증가된다.
(4) 에서 일 때, 초기 속도는 이다. ⇒ ( O )
2차 반응이므로,
(5) 에서 일 때, 0.04 초 반응 후 의 농도는 이다. ⇒ ( X )
19. 격자에너지; 끓는 점 비교; 분자간의 힘;
[자료 1] 2-4 주기 할로겐 원소: (F, Cl, Br)
[자료 2] 격자에너지 비교:
이온 반지름이 작으면, 격자에너지가 크다.
따라서, , , , ,
[자료 3] 의 끓는점 > 의 끓는점 :
끓는점 비교:
⇒ 의 끓는점이 의 끓는점 보다 크기 때문에 이고, 이다.
즉,
(1) 끓는점은 가 보다 높다. ⇒ ( X )
HF는 수소결합 때문에 HCl 보다 끓는점이 높다.
(2) 분자간 인력은 가 보다 크다. ⇒ ( X )
분산력은 분자량이 클수록 크다.
(3) 결합의 극성은 가 보다 크다. ⇒ ( X )
전기음성도가 Br 보다 Cl이 크기 때문에 결합의 극성은 HCl이 HBr 보다 크다.
(4) 격자에너지의 상대값은 가 보다 크다. ⇒ ( X )
그림에서 의 격자에너지가 의 격자에너지보다 크기 때문에 이온 반지름이 Cl 이온보다 큰 Br 이온이 결합된 은 당연히 격자에너지가 덕 작다.
(5) 의 끓는점이 보다 높은 것은 수소결합 때문이다. ⇒ ( X )
; 쌍극자힘 때문임.
20. 화학양론; 질량 보존의 법칙;
반응식
A
3 B
=
C
몰질량
?(1)
2 g
3 g
?
6 g
9 g
8 g
9 g
(ㄱ) 화학식량은 A가 B의 1.5 배 이다. ⇒ ( 0 )
질량보존의 법칙 : C (3 g) = B (2 g) + A ( ? g ) ⇒ A = 1 g
⇒ ⇒ ⇒
⇒ ⇒ ⇒
⇒
(ㄴ) B의 초기 질량이 2 g 일 때 반응 종결 후 A의 몰 분율은 1/4 이다. ⇒ ( x )
A (1 g) + B (2 g) = C (3 g)
전체 몰수 =
A의 몰 분율 =
(ㄷ) 반응의 퍼센트 수율이 50% 이고, B의 초기 질량이 8 g 일 때, 생성된 C의 질량은 4.5 g 이다. ⇒ ( 0 )
그림에서 B의 질량이 8 g 일 때, C의 질량은 9 g 이다.
퍼센트 수율이 50 % 이므로, 얻어진 C의 질량은 9 g x 0.5 = 4.5 g 이다.
팔면체 착물의 중심금속(M)과 중성 리간드 A와 B의 착이온
M은 4주기 전이 금속임.
- 끝-