알아보도록 하자

콘쥬게이션 화합물 단일 결합과 이중결합이 교대로 들어있는 화합물 (single-double-single-doble) 1,3-Butadiene과 Butane의 결합 길이를 비교했을 때, 1,3-Butadiene의 길이가 훨씬 짧은 것을 확인할 수있다. 길이가 훨씬 짧다는 것은 그만큼 결합의 세기가 강하고 안정하다는 것을 의미한다. 콘쥬게이션 다이엔이 안정한 이유는 무엇일까? 이는 원자가 결합 이론과 분자 오비탈 이론으로 설명할 수있다. 1. 원자가 결합 이론 알케인의 일반적인 C-C 단일 결합은 두 탄소에 존재하는 sp3 오비탈의 시그마 결합의 결과이다. 하지만 콘쥬게이션 다이엔 중앙의 C-C 단일 결합은 두 탄소에 있는 sp2 오비탈의 시그마 결합의 결과이다. sp2 (33%) 오비탈은 sp3 (25%)..

화학적 이동 서로 다른 핵을 둘러싸고 있는 전자들의 작은 국부적 자기장이 원인. 전자에 의해서 강하게 가려진 핵을 공명시키기 위해서는 더 높은 외부 자기장을 필요로 하며, NMR 도모지의 오른쪽에서 흡수가 일어난다. 약하게 가려진 핵을 공명 시키기 위해서는 낮은 외부 자기장이 필요하고, NMR 도모지의 왼쪽에서 흡수가 일어난다. 일반적으로 포화된 sp3 혼성 탄소에 결합된 양성자는 높은 장에서 흡수가 일어나고, 반면 sp2 혼성 탄소에 결합된 양성자는 낮은 장에서 흡수가 일어난다. N, O 또는 할로젠과 같이 전기 음성적인 원자에 결합된 탄소의 양성자 역시 낮은 장에서 흡수가 일어난다. 1H 양성자 수 계산 피크 아래의 면적은 그 피크가 나타내는 양성자의 수에 비례한다. 피크 아래의 면적을 전자적으로 측..

교육과정에서 다루는 산염기들의 종류는 총 3가지가 존재한다. 1. 아레니우스 산염기 2. 브뢴스테드-로우리 산염기 3. 루이스 산염기 아레니우스 산염기: 물(H2O)에 용해되어 H+를 내놓은 산, OH- 를 내놓는 물질을 염기로 정의한다. 수용액(aq)상태에서만 적용되므로 기체(g), 고체(s) 상태에선 적용시킬 수 없다. 아레니우스 산 EX) HCl → H+ + Cl - 염기 EX) NaOH → Na+ + OH- 브뢴스테드-로우리 산염기: 화학반응이 일어날 때, 수소이온(H+)을 주는 물질을 산, 수소이온(H+)을 받는 물질을 염기로 정의한다. 브뢴스테드-로우리 이론은 주게와 받게 사이에서 양성자(H+)를 전달하는 반응에서 각 역할에 의해 산과 염기를 정의한다. (양성자는 H+에 대한 동의어로 사용된다..

오비탈은 쉽게 말해 하나의 전자가 가장 가능성이 높게 차지하고 있음직한 핵 주위 공간의 부피를 말한다. 원자의 양자역학적 모형에 의하면, 유체 속의 파동을 수학적으로 계산하는 파동 방정식의 해를 파동 함수 또는 오비탈(orbital)이라고 한다. 오비탈의 전자구름은 뚜렷한 경계선을 가지고 있지는 않으나, 실질적인 존재위치, 전자가 대부분 머무르게 되는 공간의 한계점을 정할 수 있다. 오비탈은 s, p, d, f 로 표시하며, 각각 다른 모양을 하는 네 종류가 존재한다. s 오비탈은 중앙에 핵이 존재하는 구 형태를 띄고 있고, p 오비탈은 아령 모양, d 오비탈은 다섯 개가 존재하는데, 네 개는 클로버 모양을 띄고 있고, 나머지 한 개는 늘어난 아령의 가운데 부분을 도넛이 감싸고 있는 모양이다. 한 원자의..

분자 내에 특정한 원자, 특히 겉으로 보기에 비정상적(abnormal)인 결합 수를 갖는 원자에 형식 전하(formal charge)를 붙여준다. dimethyl sulfoxide(CH3S-OCH3)를 예로 들어볼 수 있다. 위 구조식에서 황(Sulfur) 원자는 일반적인 두 개의 결합이 아닌 세 개의 결합을 가지고 있으며, 형식적인 양전하를 지닌다. 산소 원자는 한 개의 결합을 가지고 있고 형식적인 음전하를 가진다. 형식 전하는 하나의 표현 방식으로써 존재할 뿐 분자에 실질적 이온 전하의 존재 상태를 의미하진 않는다. 대신 형식전하는 다음과 같은 방법으로 생각할 수 있다. 전형적인 공유 결합은 각각 원자가 전자를 하나씩 내놓으면서 형성되는데, 비록 결합 전자들이 두 원자 사이에 공유되어 있어도, 큰 틀..

대부분의 화학결합은 완전한 이온결합, 공유 결합도 아닌 극단적인 결합 형태의 중간에 놓여있다. 이런 결합을 극성 공유 결합(polar covalent bonding)이라고 부르며, 이는 결합 전자들이 결합하고 있는 두 원자 중에서 한 쪽 원자로 치우져 강하게 끌리게 되며, 두 원자 사이의 전자 분포가 대칭을 이루지 못하게 되는 것을 의미한다. 결합의 극성(polarity)은 공유 결합에서 전자를 끌어당기는 원자의 고유한 능력인 전기 음성도(elec-tronegativity, EN)에 기인한다. 전기 음성도의 값은 임의의 척도로 주어지며, 전기음성도가 가장 큰 원소는 F( EN=4.0 )이고, 가장 작은 원소는 Cs( EN=0.7) 이다. 주기율표의 왼쪽에 있는 금속 원소들은 전자를 끌어당기는 힘이 약하고..

NMR: 핵 자가공명 (Nuclear magnetic resonance) 유기 분자의 탄소-수소 골격에 관한 지표를 활용하여 매우 복잡한 분자에 대한 구조 결정이 가능하다. 많은 원자 핵들은 축을 중심으로 회전하는 것처럼 행동한다. 핵들은 양전하를 지니고 있어 회전하는 핵은 작은 자석과 같아 Bo 로 표시되는 외부 자기장과 상호작용하게 된다. 양성자 1H와 12C 핵은 모두 스핀을 갖는다. 그러나 더 일반적인 12C 동위원소는 핵 스핀이 존재하지 않는다. 아래와 그림과 같이 강한 외부 자기장이 없다면 자기성을 가지는 핵의 스핀은 무작위적으로 배향한다. 이와 같은 핵의 시료를 강한 자석의 극 사이에 두게되면, 핵들은 특정한 배향을 가지고 배열되게 된다. 회전하는 1H, 13C 핵의 작은 자기장은 외부 자기..

SN2 : 치환(substitution), 이분자성(bimolecular), 친핵성(nucleophilic) 의 약자이다. 이분자성이란 반응 속도가 측정되는 단계에서 친핵체와 할로젠화 알킬 두 분자가 관여 하는 성질이다. 주어진 용매, 반응물의 농도에서 치환 반응은 일정 속도로 일어난다. 위 반응을 예로 들때, 수산화 이온의 농도를 두 배로 하면 반응 파트너 사이에서 만날 수 있는 횟 수는 두 배가 될 것이며, 반응 속도 역시 두 배가 될 것이다. 마찬가지로, 브로민화메틸의 농도를 두 배로 하면 또 다시 반응 속도는 두 배가 될 것이다. 이처럼, 반응 속도가 두 화학종의 농도에 선형 비례하는 반응을 이차 반응(second-order reaction)이라고 한다. SN2 매커니즘의 중요한 특징은 친핵체가 ..

속도 법칙(rate law)는 속도 상수 k를 활용하여 반응 속도를 속도 상수와 반응물 농도의 지수로 표시한다. aA + bB →cC + dD 위와 같은 일반적인 반응을 속도 법칙으로 표현할 수 있다. x와y 는 반드시 실험적으로 결정되는 값이며, 화학양론 계수인 a, b와는 다르다. x, y, k 값을 알고 있을 때 위 속도법칙을 이용하여 A와 B의 농도에 대해 반응속도를 계산할 수 있다. 지수 x와 y는 반응물 A와 B의 농도와 반응 속도 사이의 관계를 결정한다. 이들을 합치면, 반응 속도식에 포함된 모든 반응물 농도의 지수의 합으로 정의되는 전체 반응 차수(reaction order)가 된다. 위 식의 경우 전체 반응 차수는 x+ y이다. 또한 이 반응은 A에 대해 x차, B에 대해서는 y차, 전체..

분자(molecule)은 화학적 힘에 의해 일정한 배열을 유지하는 두 개 이상 원자의 응집체이다. 한 분자는 같은 원소의 원자를 포함하고 있거나, 일정 성분비 법칙에 따라 일정한 비율로 결합된 두 가지 이상의 원소의 원자를 포함하고 있다. 따라서 분자는 반드시 화합물일 필요는 없으며, 화합물은 두 가지 이상의 원소로 구성된 것으로 정의한다. ex) 수소 기체는 순수한 원소이지만, 기체를 이루고 있는 각 분자는 두 개의 H원자로 되어 있다. 반면에, 물은 H 원자 두 개와 O 원자 한 개의 비율로 수소와 산소를 포함한 분자 화합물이다. 원자와 마찬가지로 분자도 전기적으로 중성을 띈다. H2로 표시되는 수소 분자는 두 개의 원자만을 포함하고 있기 때문에 이원자 분자(di-atomic molecule)라고 한..