[화공 기초 실험] 과산화수소의 농도 측정 [결과]

소개글

[화공 기초 실험] 과산화수소의 농도 측정 [결과]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험방법
2. 실험결과
3. 논의 및 고찰

<레포트 2>
Quiz 산화수
1. 산화수의 정의
2. 산화수 계산
3. 산화수를 이용한 화합물의 명명

본문내용

수를 갖게 된다.
⑶ 전기적으로 중성인 화합물의 경우 이 화합물을 구성하고 있는 모든 원자의 산화수를 합하면 0이 된다. 두개 이상의 원자로 구성되는 다원자 이온의 경우에는 그이온을 구성하고 있는 원자들의 산화수를 모두 합하면 그 값이 바로 그 이온의 하전수가 된다.
⑷ 불소는 화합물을 이룰 때 항상 -1의 산화수를 갖는다.
⑸ 수소를 제외한 IA족에 있는 원소들은 화합물에서 항상 +1의 산화수를 갖는다.
⑹ ⅡA족에 속하는 원소들은 화합물에서 +2의 산화수를 갖는다.
⑺ ⅦA족 원소들은 금속과 이원자 화합물(binary compound)을 만드는 경우 -1의 산화수를 갖는다. 예를 들어서 염소는 FeCl, CrCl 그리고 NaCl의 화합물을 만들때 1의 산화수를 갖는다.
⑻ 산소는 보통 -2의 산화수를 갖는데 다음 몇 가지 예외가 있다.
① 불소와 이원자 화합물을 만들 경우에는 양의 산화수를 갖는다.
② HO와 같은 과산화합물을 만들 경우에는 -1의 산화수를 갖는다.
③ O와 같은 superoxide이온을 형성하는 -1/2의 산화수를 갖는다.
⑼ 수소는 보통 +1의 산화수를 갖는데 만약 금속과 이원자분자를 만들 경우에는 -1의 산화수를 갖는다.
산화수라는 개념은 돈을 취급하는 사람들이 부기(book keeping)하는 것과 같이 편의상 도입된 것으로서 Na,F와 같은 간단한 이온을 제외하고 대부분의 화합물에서는 원자가 갖는 전하량이 실질적으로 정수가 못된다. 예를들어 HCl에서 Cl이 -1의 전하수를 갖는다고 하지만 그것은 오직 부분적인 음전하를 띠고 있어서 실제로는 약 -0.17의 전하를 갖고 있는 것이다. 산화수와 원자가(valence)는 종종 같은 값을 갖기 때문에 혼동되기가 쉽지만 사실상 그것들은 근본적으로 다른 것이다. 원자가라고 하는 것은 어느 화합물 또는 이온내에서 각 원자가 형성하고 있는 결합수를 뜻하는 것이고 산화수는 이상에서 설명한 바와 같이 인공적이고 가상적인 것으로서 항상 +또는-의 부호를 갖고 있다. 그러나 원자가는 이온원자가일 경우에는 부호를 갖지만, 공유원자가일 때에는 부호를 갖지 않는다.
2. 산화수 계산
산화수 = 결합하지 않은 원자의 전자수 - 화합물 내에있는 원자의 전자수
또 다른 방법으로서, 자유원자 및 화합물 내에 있는 원자의 원자가 전자수를 비료해서 산화수를 계산할 수도 있다. 일원자 이온들로 구성된 화합물에서는 각 이온이 가지고 있는 전자들의 수를 쉽게 계산할 수 있는데, 산화수는 이온의 전하와 같게 된다. 예를 들면, 염화칼슘에서 칼슘원자가 염소원자들에게 2개의 전자를 주었기 때문에, 염화칼슘에서 칼슘이온은 나머지 18개의 전자들을 가지고 있다. 결합되지 않은 칼슘원자는 20개의 전자를 가지고 있으므로 이 화합물에 있는 칼슘의 산화수는 20 - 18 = +2가 된다. 한편 각염소원자는 원래 17개의 전자를 가지고 있지만 전자를 1개씩 받아서 염소이온이 되었으므로 염소의 산화수는 17 - 18 = -1이 된다. 다른 방법으로 계산을 하면, 칼슘의 원자가 전자들의 수가 2에서 0으로 되었으므로 산화수는 +2가된다. 염소의 경우에는 원자가 전자들의 수가 7에서 8로 되었으므로 산화수가 -1이 된다. 어떤 방법을 사용하든지 간에 산화수는 이온의 전하와 동일하다.
일원자 이온들로 된 화합물의 경우에는 산화수를 굳이 알아낼 필요가 없다. 일원자 이온들의 전하를 이용해서 화학실을 쓸 수도 있고, 주기율표 또는 화학식으로부터 전하를 알아낼 수 있기 때문이다. 하지만 공유결합 화합물이나(공유결합을 포함하고 있는) 다원자 이온의 경우에는 산화수를 필요로 한다. 이러한 화학종의 산화수는 공유결합에 의해 공유된 전자들을 공유결합에 관하여 원자들 중 한 원자에게 할당함으로써, 또는(원자들이 동일한 원자들일 경우) 두 원자에게 균등하게 배분함으로써 정해진다. 공유된 전자들은 결합에 관여한 원자들 중에 전기음성도가 더 큰 원자에게 임의적으로 할당된다. 그러한 경우 대부분은 주기율표에서 더 오른쪽에 또는 더 위쪽에 위치한 원자가 전기음성도가 큰 원자가 된다. 또한 결합에 관여한 원자들 중 더 비금속인 원자에게 전자들은 할당한다. 예를 들어, 에서는 결합이 공유결합이기 때문에 전하가 없다. 하지만 인이 주기율표의 금속영역에 더 가까이 위치하기 때문에 각 플루오르 원자들이 공유된 전자들을 할당 받아 “지배”하게 된다. 여기서의 “지배”는 실제 물리적으로 지배한다는 뜻이 아니다. 만약 플루오르 원자들이 실제로 그 전자들을 지배한다면 그들은 플루오르화 이온이 될 것이다. 는 공유결합 화합물이지만, 지배의 개념은 산화수를 정하는데 유용하게 쓰인다. 와 같은 화합물의 전자 점도식으로부터 산화수를 구할 수 있다.
결합되지 않은 인원자는 5개의 원자가 전자를 가진다. 화합물 에서는 공유된 전자들이 플루오르 원자들에 의해서 “지배”되기 때문에 인원자는 1쌍(2개)의 비공유 전자들만을 “지배”한다. 따라서 인원자의 산화상태는 5 - 2 = = +3이 된다. 결합되지 않은 플루오르 원자는 7개의 원자가 전자를 가진다. 에서는 각 플루오르 원자들이 8개를 “지배”하므로 산화수는 7 - 8 = -1이 된다.
인
플루오르
자유원자의 원자가 전자수
5
7
-화합물에서 지배하고 있는 전자수
-2
-8
산화수
+3
-1
이온의 전하처럼, 산화수도 화합물에 있는 각 원자마다 정해진다는 점에 유의하라. 에 있는 플루오르 원자들은 각각 -1의 산화수를 가진다.
전자 점도식을 그림으로써 화학식으로부터 산화수를 알아내는 방법은 대부분의 경우 시간이 많이 걸리게 된다. 따라서 다음의 몇 가지 규칙들을 이용하면 산화수를 정하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있다. 이 규칙들을 적용해서도 산화수를 알아낼 수 없는 특별한 경우에는 전자 점도식을 이용하면 된다.
3. 산화수를 이용한 화합물의 명명
☞ Stock식 명명법(stock system)에서는 일 원자 이온의 전하를 표시해 줌으로써 동일한 원소로 된 이온들이지만 전하가 다른 경우들을 구별한다.
예룰 들면 와 는 각각 구리(Ⅰ)이온과 구리(Ⅱ)이온으로 명명된다. 그런데 괄호 안의 로마숫자는 사실상 이온의 전하가 아니라 산화수를 나타낸다.

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