79. Mechanism and thermochemistry of acid-base reactions 산 (A-) 과염기 (B - ) 사이에양성자가이동하여화학반응이일어나기위해서는두화학종이서로충돌해야한다. 이때반응이일어나기위한유효충돌은염기 B - 가 -A 의 A 쪽이아니

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87 Enol 형이안정한경우 β-diketone 에서처럼 α- 탄소가두카보닐기사이에위치한경우 1,3-yclohexanedione 20 % 80 % 2,4-Pentanedione xidation A. xidation of Aldehydes Aldehyde는 c

114 Chap 7 : Alkynes 7.1 Structure of alkynes 7.2 Nomenclature of alkynes 7.3 Physical properties of alkynes 7.4 Acidity of 1-alkynes 7.5 Preparation

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6 B. omenclature IUPAC 명 : -기를포함하는가장긴탄소사슬을모체 alkane으로선정하고, -에가까운쪽부터번호를매김모체 alkane의 -e -ol로교체관용명 : Alkyl + alcohol 1-Propanol 2-Propanol 2-Methyl-1-pro

20 A. Mechanism 1) Base-catalyzed aldol reaction a 3 2 new bond 3-ydroxybutanal ( -hydroxyaldehyde, racemic mixture) 2 + a + pk a 20 arbanion En

Mid-term Exam 과목 : 유기화학 1 (Pre-Pharm) 덕성여대 Pre-Pharm Med 학과, 1학년 1. 다음이온의바닥상태에서의전자배치 (electron configuration) 를작성하시오. 1) 12 Mg 2+ 2) 17 C

Organic Chemistry

Bond angle ( 결합각 ) 과분자형태 분자의결합각 (bond angle) 과구조는전자쌍들이서로반발하고최대한멀리떨어진다는개념을활용하는원자가껍질전자쌍반발 (valence shell electron pair repulsion, VSEPR) 모형을이용하여예

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rientation of Nuclear Spins in an Applied Magnetic Field 수소핵에외부자기장을걸어주면수소핵은전하를띠므로핵자기모멘트가유도 됨 Figure 13.1 : Spin states of 1 and 13 nuclei in t

원자와분자 (atom and molecule) 이온 : 더욱안정해지기위해전자를잃거나얻은분자나원자 음이온 = negative ion = anion = 원자가전자를얻어서 (-) 전하를띠는원자 양이온 = positive ion = cation = 원자가전자를잃어서 (+) 전

Oxidation of Alcohols 1 o Alcohol : RCH 2 OH [ O ] RCHO [ O ] RCOOH 2 o Alcohol : RR'CHOH [ O ] RCOR' 3 o Alcohol : R 3 COH [ O ] No oxidation

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36 Chap 20 : Conjugated Systems 20.1 Stability of Conjugated Dienes Diene : 2 개의 C=C 이중결합을가진화합물 C 1,4-Pentadiene 1,3-Pentadiene 1,2-Pentadiene (unconj

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22 Chap 11 : Ethers, Sulfides, and Epoxides 11.1 Structure of ethers 11.2 Nomenclature of ethers 11.3 Physical properties of ethers 11.4 Preparation o

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7 7.1 Chapter 7 Covalent Bonding

Chapter 2

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86 U = (n+1) - (m-t) 2 U = index of hydrogen deficiency n = number of carbon m = number of hydrogen and halogen t = number of nitrogen N N 2 B. arbon-

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Subject : 귀사의 일익번창하심을 진심으로 기원합니다.

Hydration of Alkynes to Aldehydes and Ketones A. Hydroboration ( 수소붕소첨가 )-Oxidation ( 산화 ) 1) Hydroboration Alkyne은 alkene과유사하게 borane (BH 3 )

10-1. 르샤틀리에원리 1884년에르샤틀리에 ( Henri-Lewis Le Chatelier) 는그의유명한평형 (Equilibrium) 의원리를발견을이끌어줄관찰을하였다. 이원리는다음과같다. 평형상태의계 (system) 에스트레스 (stress) 를주면그스트레스를감소시

Chapter 2. Structure and Properties

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실험목적 유기합성에서가장유용한시약중하나인할로젠화유기마그네슘시약의구조와원리를이해하고, 직접제조해보면서유기합성반응에기초를이해한다. 또한제조한 Grignard 시약을이용하여직접 Alcohol을만들어보면서 SN2 반응을이해한다. 실험이론 Organometallic compou

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Ch. 4 수용액 반응

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Organic Chemistry

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12.2 Molecular Spectroscopy ( 분자분광학 ) 분자에전자기복사선을쪼여주면분자가낮은에너지상태에서높은에너지상태로이동하게되며, 이때특정흡수진동수를이용하여분자의구조를알아낼수있다. Figure 12.1 : Absorption of energy in elec

< B9AEC1A6C1F62DC0AFB1E2C8ADC7D02E687770>

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Conformation ( 형태 ) of Alkanes and Cycloalkanes 구조식은분자에서원자들의연결상태를나타내는데유용하지만, 3차원적인형태를보여주지는않는다. 분자의구조를더욱이해하기위해서는분자의 3차원구조를알아야하며, 분자내에존재하는세가지유형의불

4. < 정답맞히기 > 4 원자번호는원자핵속의양성자수와같다. < 오답피하기 > 1 원자핵은양성자와중성자로구성된다. 단, 질량수가 1인수소원자의원자핵은양성자 1개로만구성된다. 2 중수소의원자핵은양성자 1개와중성자 1개로구성되며, 삼중수소는양성자 1개와중성자 2개로구성된다

고리화모드 삼각중심에서의고리화반응에있어서선호도는, n=2 일경우 5-endo >> 4-exo, n=3 일경우 5-exo > 6-endo, n=4 일경우 6-exo >> 7-endo 가된다. 이러한관계는친전자중심에대해친핵체의선호되는궤적 (preferred trajecto

반응특징 강한산도 (acidity) 를나타내는 Ca-H 결합을가진케톤, 에스터및아마이드등의카보닐화합물로부터탄소음이온을생성하여탄소친핵체로이용. 친전자성 alkyl halide 또는다른이탈기를대체하는 SN2 알킬화반응 R' N H 2 NR' R 2 imine R 2 R 1

Chapter 14

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Solution-07문제 풀이 Chapter 7.hwp

Microsoft Word - CHAPTER-4

기구명 ph meter volumetric flask Erlenmeyer flask mass cylinder 뷰렛비이커 pipet 저울스탠드 & 클램프 isotonicity 측정기 필요량 500ml짜리 1개, 50ml짜리 5개, 100ml짜리 1개, 250ml짜리 6개

일반화학 I 기말고사 Useful P

6. 그림은수소의선스펙트럼중라이먼계열과발머계열을진동수 로표현한것이다. 8. 표는 1, 2 주기원소로이루어진 CA 3, DB 2, EF 3, F 2B 분자에대 한자료이다. 이에대한설명으로옳은것만을 에서있는대로고른것 은? ( 단, 수소원자의에너지준위 E n=- 이다.) ㄱ

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zb 3) zb 4) zb 5) zb 6) 다음 zb 7) 염화나트륨은 zb8) 다음 zb 9) 그림은원자 A 가이온으로변화된모습이다. 원자 A 에대한설명으로옳은것은? 중이온이만들어지는과정이바른것은? 고체상태에서는전류가흐르지않지만, 물에녹으면전류가잘흐른다. 그이유로가장

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산화와환원 1

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2010 학년도대수능 9 월모의평가과학탐구영역 ( 화학 Ⅱ) 정답및해설 < 정답 >

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28 Chap 2 : Alkanes and Cycloalkanes 2.1 The structure of alkanes 2.2 Constitutional isomerism in alkanes 2.3 Nomenclature of alkanes and the IUPAC sy

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76 3-Methylbutanal 2-Propenal (2E)-3,7-Dimethyl-2,6-octadienal 6 5 trans-3-enyl-2-propenal yclopentanecarbaldehyde trans-4-ydroxycyclohexanecarbaldehy

Journal of Life Science 2011, Vol. 21. No μ μ

Aluminum

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근대문화재분과 제4차 회의록(공개)

(Nomenclature of Organic Compounds)) IUPAC. ( ( IUPAC.) : (common name), IUPAC IUPAC (International Union of Pure and App

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Thermochemistry

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Thermochemistry

생명과학의 이해

2014학년도_고려대_논술_자연계A_유형2.hwp

ONGJFNCZLGWY.hwp

2014학년도대학수학능력시험 9 월모의평가( 화학Ⅰ ) 정답및해설 < 정답>

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(j) 다음그림은 [Fe(CN) 6] 4- 의결합을 Ligand Field Theory로설명할때 사용하는분자궤도함수의에너지준위도이다. (l) [Fe(CN) 6] 4- 착이온에대하여답하라. 바닥상태항기호 1 A 1g 바닥상태의 d 전자배치를 그려라. 바닥상태항기호에포함된

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고분자 과학

00....

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과학탐구영역 5. 그래프는 300 K에서 1몰의기체 A, B 에대하여압력변화에 5 A 와 B 는각각산소와결합하여분자성물질을만든다. 따른 값을나타낸것이다. 기체 A, B 에대한옳은설명을 에서모두고른것은? ㄱ. A 1몰의부피는 200기압일때가 400기압일때보다크다. ㄴ.

현대대학물리학 36(545~583p)

1. 엔탈피 ( 열함량 ) - 어떤물질이지니고있는고유핚에너지, H 로표시핚다. 엔탈피는분자가가지는모든에너지 ( 핵에너지, 전자의운동에너지등 ) 를합핚것이다. 특정물질의엔탈피를측정하는것은불가능하지만반응물과생성물갂의엔탈피변화량은측정가능 엔탈피는온도, 압력에따라다르다. 엔탈

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10 (10.1) (10.2),,

8. 다음은어떤화학종의 Lewis 구조이다. C C C (d) N 2 분자를분자오비탈 (M) 이론으로설명하고자한다. 다음은 N 2 분자에서 M의에너지준위도이다. N 원자와 N 2 분자의각오비탈에전자배치를화살표를이용하여표시하시오.( 좌우중맞는에너지준위도를선택하고거기에만전

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수기-내지-최종

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2014년 9월 고2 전국연합학력평가

Transcription:

78 4.5 Thermochemistry and Mechanism of Acid-Base Reactions A. Thermal reaction ( 열반응 ) and transition state ( 전이상태 ) 대부분의화학반응은충돌 (collsion) 에의하여일어난다. 반응용기안에 A-와 B - 의두가지반응물이반응용매에녹아있을때, 두분자는수시로충돌을일으키며, 각분자의구조가찌그러들면서결합이형성된다. 온도가높아지면분자가가지는운동에너지도증가하므로충돌빈도수가더많아지고, 결합이빠르게형성된다. 충돌이일어나는동안반응물의운동에너지는위치에너지로전환되면서 transition state ( 전이상태 ) 라부르는구조가형성된다. 이상태는반응물의결합이부분적으로끊어지고, 생성물의결합이부분적으로형성되는활성화물상태이다. B. Reaction coordinate diagram ( 반응좌표도표 ) and thermochemistry ( 열화학 ) 화학반응에참여하고있는분자의에너지변화를나타내기위해서는 reaction coordinate diagram (RD, 반응좌표도표 ) 이사용된다. x축은반응이일어나고있는동안분자의구조변화를나타내고, y축은에너지의크기로표시된다. 또한측정된열역학 (thermodynamics) 의양들도반응좌표도표에표시된다. Fig. 4.1 : A- + B - 한단계반응에대한반응좌표도표 1) 반응의평형상수크기는 Gibbs equation, G o = -RTlnK eq = -(2.303)RTlogK eq 에의하여계산할수있다. K>1, G o <0 (exergonic) K=1, G o =0 K<1, G o >0 (endergonic) 2) 반응이일어나기위해서는반응물과전이상태의에너지차이인활성화자유에너지 ( G * ) 보다큰에너지를가져야한다. 3) G o = o - T S o 로표시되며, G o 는 constant S, T에서측정된열에너지이고, o 는 constant S, P에서측정된열에너지이다. S o 는 entropy( 엔트로피 ) 변화를나타낸다. o <0, exothermic ( 발열 ) o >0, endothermic ( 흡열 ) Table 4.2 : G o, o, S o 사이의관계

79. Mechanism and thermochemistry of acid-base reactions 산 (A-) 과염기 (B - ) 사이에양성자가이동하여화학반응이일어나기위해서는두화학종이서로충돌해야한다. 이때반응이일어나기위한유효충돌은염기 B - 가 -A 의 A 쪽이아니라 쪽으로접근하는것이다. bond breaking bond making δ - δ A - + B A B A + B transition state 4.6 Molecular structure and Acidity ( 산도 ) 유기산 (A) 의산도는 + 를잃고형성된짝염기음이온 (A - ) 의안정도에의존한다. 즉, 음이온이안정할수록산도는증가한다. 짝염기음이온 (A - ) 을안정화시키는요소는다음과같다. 1 전기음성도가더큰원자에음전하의분포 electronegativity effect ( 전기음성도효과 ) 2 크기가더큰원자에음전하의분포 size effect ( 크기효과 ) 3 공명에의한음전하의비편재화 resonance effect ( 공명효과 ) 4 유발효과에의한전자끌기로음전하의분산 inductive effect ( 유발효과 ) 5 s 성질을더많이가진 orbital에음전하의분포 hybridization effect ( 혼성화효과 ) A. 음전하를띠는원자의전기음성도 (electronegativity) 전기음성도가더큰원자에결합된수소일수록산도는증가한다. 3 3 - + 3 2 pk a 51 Acidity 증가 - + 3 N 2 pk a 38 3 N 음이온의안정도증가 Basicity 증가 - + 3 3 전기음성도가큰원자일수록음이온의전자를더세게끌어당기므로음이온은안정 해진다. 반대로원자의전기음성도가작을수록전자가약하게붙잡혀있으므로 음이온을불안정해지며, 반응성은더커지므로염기도 (basicity) 는증가한다.

80 B. 음전하를띠는원자의크기 원자의크기가증가할수록음이온의전자가분포하는면적이넓어지고, 결과적으로 음이온전자끼리의반발력이감소하므로음이온은안정해진다. - + 3 3 methoxide anion (less stable) - + 3 S 3 S pk a 7 methanethiolate anion (more stable) Size effect 는 halogen acid 인 F, l, Br, I 의산도비교에도적용된다. F l Br I pk a 3.2-7 -8-10 Stability of halide anion : I > Br > l > F. 음이온전하의 delocalization ( 비편재화 ) 공명이일어나면음이온의전자가분산되므로전자끼리의반발력이감소하게되고, 음이온은더욱안정해진다. 3 2 - + 3 2 3 ethoxide anion (less stable) pk a 4.76 - + 3 acetate anion (more stable) 3 D. Inductive effect ( 유발효과 ) 와음이온의정전기적안정성 -기가결합된탄소원자에전기음성도가큰치환기가인접해있으면전자를끌어당겨음이온의전자를분산시키므로음이온은더안정해진다. 이러한 inductive effect ( 유발효과 ) 는거리가가까울수록더효과적으로작용한다. 3 2 F 3 2 F 3 2 2 F 3 2 2 2 Ethanol 2,2,2-Trifluoroethanol 3,3,3-Trifluoro-1-propanol 4,4,4-Trifluoro-1-butanol pk a 12.4 pk a 14.6 pk a 15.4 Fluorine 에의한 electron withdrawing 효과 : 탄소에유도된부분양전하가산소의음전하를일부중화시킨다 δ - δ - F δ + F F δ -

81 hloro (l) 원자가치환된카복실산의유발효과 3 l 2 pk a 4.76 pk a 2.86 - + 탄소에유도된부분양전하가산소의음전하를일부중화시킨다 l 2 δ - l δ - 0.5 δ + δ 0.5 혼성에의하여음전하는 2 개의산소에 1/2 씩분배된다 l l l Butanoic acid 4-hlorobutanoic acid 3-hlorobutanoic acid 2-hlorobutanoic acid pk a 4.82 pk a 4.52 pk a 3.98 pk a 2.83 E. 음전하를갖는원자의 hybridization ( 혼성화 ) 과 s 성질퍼센트 s 궤도함수에있는전자는 p 궤도함수에있는전자보다에너지가낮고핵에가까이 존재하여핵에더세게붙잡혀있으므로더안정해진다. 따라서혼성궤도함수에서 s 성질이클수록더안정한음이온이되므로더전기음성적이되고, 그원자에 결합된수소는산도가증가한다. 3 2 Ethane Ethylene Acetylene pk a 51 pk a 44 pk a 25 Stability of anion : 3 2 < < sp 3 (s 성질 25%) sp 2 (s 성질 33%) sp (s 성질 50%) 삼중결합의탄소원자에결합된수소는어느정도산성을띠므로 sodium amide (NaN 2 ) 혹은 sodium hydride (Na) 와같은센염기에의하여수소가제거 되어음이온을생성한다. 3 + Na + N 2 3 Na + + N 3

82 4.7 Lewis Acids and Bases Lewis 산 : 전자쌍 (nonbonding electron, electron of anion) 을받아들여새로운공유결합을형성할수있는분자나이온. Lewis 산은또한화학반응에서 electrophile ( 친전자체 ) 역할을한다. Lewis 염기 : 전자쌍 (nonbonding electron, electron of anion) 을주어새로운공유결합을형성할수있는분자나이온. Lewis 염기는또한화학반응에서 nucleophile ( 친핵체 ) 역할을한다. A + B Lewis acid Lewis base acceptor) donor) A B 새로운공유결합 A + B Lewis acid Lewis base acceptor) donor) A B 새로운공유결합 Lewis 산 - 염기반응의예 : 3 sec-butyl cation (carbocation) Lewis acid (electrophile) 3 + Br 3 Br 3 Bromide anion 2-Bromobutane Lewis base (nucleophile) + B F B F 3 2 F 3 2 F 3 2 F 3 2 F Diethyl ether Boron trifluoride BF 3 -ether complex (Lewis base) (Lewis acid) 예제 4.8 & 문제 4.8 : 굽은화살표를이용하여 Lewis 산 - 염기반응식의작성 (a) BF 3 + N 3 (b) ( 3 2 ) 3 B + - (c) 3 l + All 3

83 Problems 4.10 & 4.11 : 굽은화살표를이용하여양성자이동에대한알짜이온반응식작성 (a) 3 2 - + l (b) 3 - + - (c) 3 N 3 + + - 4.16 : 산의세기가증가하는순서로배열 (pk a 이용 ) (a) 3 2 (b) 3 l 4.17 : 염기의세기가증가하는순서로배열 (pk a 이용 ) (c) 2 N 3 3 (d) N 2 3 4.19 & 4.30 : pk a 를이용하여평형상수 (K eq ) 의계산 (a) 3 + 2 3 2 + 2 3 pk a = 41.2 pk a = 15.9 (b) + Na Na + + 2 pk a = 24 pk a = 35 4.22 : 3 개의반응좌표도표로부터 i) 발열혹은흡열 ii) 반응속도의크기 iii) 반응이가장크게유리한 G o 값을가진것 4.26 : 3 (pk a 4.76) 와염기의평형반응식을작성하여평형의크기예측 (a) Na 3 (c) 2

84 4.28 : 4-Methylphenol (4-3 - 6 4, pk a =10.26) 을녹일수있는수용액 (a) aq Na (b) aq Na 3 4.32 & 4.33 : Lewis 산 - 염기반응식을굽은화살표를사용하여작성 (a) + l 3 (b) 3 3 + 4.38 : 산성의세기가가장큰수소 (a) 2 2 N 2 (b) 2 2 (c) 2 2 S 4.41 : Basicity 의크기비교 (a) 3 S - 3 - (b) 3 N - 3 - (c) 3 - - (e) N 3 - (f) N 3 2 (i) - Br - 4.47 : Ethanol 과염기의평형반응식을작성하고, 평형의크기예측 (a) Na 3 (b) Na (c) NaN 2