화학 반응

화학 반응

화학 물질이 다른 물질과 또는 에너지와의 상호작용의 결과로 변형될 때, 화학 반응이 일어났다고 한다. 따라서 화학 반응은 혼합물이든 용액이든 어떤 형태의 에너지에 노출되거나 둘 다에 노출되었을 때 물질의 "반응"과 관련된 개념이다. 이는 반응의 구성 요소들뿐만 아니라 시스템 환경(일반적으로 실험실 유리그릇)과의 약간의 에너지 교환을 초래한다.화학 반응은 분자의 형성 또는 해리, 즉 분자가 분해되어 두 개 이상의 분자를 형성하거나 분자의 내부 또는 분자에 걸쳐 원자의 재배열을 초래할 수 있다. 화학반응은 보통 화학결합을 만들거나 깨는 것을 포함한다. 산화, 환원, 해리, 산-염기 중화 및 분자 재배열은 일반적으로 사용되는 화학 반응의 일부 종류이다.화학 반응은 화학 방정식을 통해 상징적으로 묘사될 수 있다. 비핵 화학 반응에서 방정식의 양쪽에 있는 원자의 수와 종류는 동일하지만, 핵 반응의 경우 이는 핵 입자에 대해서만 성립한다. 화학 반응의 과정에서 화학 결합의 재조직이 일어날 수 있는 일련의 단계를 메커니즘이라고 한다. 화학 반응은 여러 단계로 이루어지며, 각각의 단계는 서로 다른 속도를 가질 수 있다. 따라서 반응 과정에서 가변 안정성을 갖는 많은 반응 중간체를 상상할 수 있다. 반응 메커니즘은 반응의 동역학과 상대 생성물 혼합을 설명하기 위해 제안된다. 많은 물리 화학자들은 다양한 화학 반응의 메커니즘을 탐구하는 것을 전문으로 한다. 우드워드-호프만 규칙과 같은 몇 가지 경험적 법칙은 화학 반응의 메커니즘을 제안할 때 종종 유용하다.IUPAC 금본에 따르면, 화학 반응은 "화학 종의 상호전환을 초래하는 과정이다."따라서 화학 반응은 기본 반응일 수도 있고 단계적 반응일 수도 있다. 이 정의가 컨포머의 상호 변환을 실험적으로 관찰할 수 있는 경우를 포함한다는 점에서 추가적인 경고가 만들어진다. 이러한 검출 가능한 화학 반응은 일반적으로 이 정의에 의해 표시된 분자 실체의 집합을 포함하지만, 종종 단일 분자 실체를 포함하는 변화(즉, '미세한 화학 사건')에 대해서도 이 용어를 사용하는 것이 개념적으로 편리하다.

이온 및 염류

이온은 하나 이상의 전자를 잃거나 얻은 원자 또는 분자의 대전된 종 또는 분자 종이다. 원자가 전자를 잃고 전자보다 더 많은 양성자를 가질 때, 원자는 양전하를 띤 이온 또는 양이온이다. 원자가 전자를 얻어서 양성자보다 더 많은 전자를 가질 때, 원자는 음전하를 띤 이온 또는 음이온이다. 양이온과 음이온은 Na+와 Cl- 이온이 염화나트륨, 또는 NaCl을 형성하는 것과 같이 중성염의 결정격자를 형성할 수 있다. 산-염기 반응 중에 분해되지 않는 다원자 이온의 예로는 수산화(OH-)와 인산(PO43-)이 있다.플라즈마는 보통 고온을 통해 완전히 이온화된 기체 물질로 구성되어 있다.물질은 종종 산 또는 염기로 분류될 수 있다. 산-염기 행동을 설명하는 몇 가지 다른 이론들이 있다. 가장 간단한 것은 아레니우스 이론으로 산은 물에 녹으면 하이드로늄 이온을 생성하는 물질이고 염기는 물에 녹으면 수산화 이온을 생성하는 물질이다. 브뢴스테드에 따르면-저산-염기 이론에서 산은 화학 반응에서 다른 물질에 양의 수소 이온을 제공하는 물질이다.세 번째 일반적인 이론은 루이스 산-염기 이론으로, 새로운 화학 결합의 형성에 기초한다. 루이스 이론은 산은 결합 형성 과정에서 다른 물질로부터 한 쌍의 전자를 받아들일 수 있는 물질이고 염기는 한 쌍의 전자를 제공하여 새로운 결합을 형성할 수 있는 물질이라고 설명한다. 이 이론에 따르면 교환되는 중요한 것은 전하이다.이 개념의 역사에서 명백하게 알 수 있듯이 물질을 산 또는 염기로 분류할 수 있는 다른 몇 가지 방법이 있다.산 강도는 일반적으로 두 가지 방법으로 측정된다. 아레니우스 산도의 정의에 기초한 측정값 중 하나는 pH로, 이는 음의 로그 척도로 표현되는 용액 속의 하이드로늄 이온 농도를 측정하는 것이다. 따라서, 낮은 pH를 갖는 용액은 높은 하이드로늄 이온 농도를 가지며, 보다 산성이 강하다고 할 수 있다. 다른 측정값은 브뢴스테드-에 기초한다.로리 정의(Lowry definition)는 산 해리 상수(Ka)로, 브뢴스테드 하에서 산으로 작용하는 물질의 상대적 능력을 측정한다.산에 대한 낮은 정의. 즉, Ka 값이 높은 물질들은 Ka 값이 낮은 물질들보다 화학 반응에서 수소 이온을 기증할 가능성이 더 높다.

산화환원 반응

산화환원반응은 원자가 전자를 얻거나 전자를 잃음으로써 산화상태가 변화하는 모든 화학반응을 포함한다. 다른 물질을 산화시킬 수 있는 능력을 가진 물질들은 산화제, 산화제 또는 산화제로 알려져 있다. 산화제는 다른 물질에서 전자를 제거한다. 마찬가지로, 다른 물질을 환원시킬 수 있는 능력을 가진 물질들은 환원제, 환원제 또는 환원제로 알려져 있다.환원제는 전자를 다른 물질에 전달하여 스스로 산화된다. 그리고 그것은 전자를 "기증"하기 때문에 전자 기증자라고도 불립니다. 산화와 환원은 산화수의 변화를 의미하며, 전자의 실제 전달은 절대 일어나지 않을 수 있다. 따라서 산화는 산화수의 증가, 환원화는 산화수의 감소로 더 잘 정의된다.