이것은 물리 화학 인 화학의 5 개 분기 중 네 번째입니다. 따라서, 물리적 개념과 원리를 기반으로 시스템을 통한 시스템을 통해 현상 거시적 거시적, 잘못된, 원자, 아 원자, 아 원자 입자 및 화학 공정에 중점을 둔 물리 화학. 한편, 물리 화학의 일부 하위 원조가 설명되어야합니다. 따라서 물리 화학은 더 많은 생명을위한 응용 분야를 만들기위한 것입니다.
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1. 열역학 및 열 화학
일부 연구에 따르면 열은 화학 반응에서 가장 중요한 요소입니다. 열은 약간의 반응을 일으키지 만 어떤 경우에는 반응을 유지합니다. 화학 반응에서 열 전달을 측정하는 방법을 배우는 것에 대한 연구는 열역학이라는 물리 과학 분야로, 열 전달을 정량적으로 측정하는 절차를 제공합니다. 열은 열 에너지로 알려진 또 다른 형태의 에너지입니다
열역학은 광범위한 적용을 가지고 있지만이 기사에서는 화학 물질 인 특정 측면에 대한 연구를 제한합니다. 이 시점에서, 우리는 열역학이라고 불리는 열 수업의 전달이 물리적 영역 인 것을 알고 있습니다. 그런 다음 화학적 측면의 열역학을 열 화학이라고합니다.
화학 반응은 일반적으로 일정한 압력으로 연구되기 때문에 열 전달은 일정한 압력으로 측정됩니다. 상수 압력에서 다수의 열 전달을 얻기 위해, 화학적 반응이 필요하고 q p로 상징화 된 전달 된 열의 양이 필요하다.
이 반응은 반응 엔탈피라고 불렀다
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[탭 제목 =”엔탈피 공식
q p =ΔH =h f - h p =H 제품 - h 반응 =ΔH <서브> 반응
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일산화탄소가 산소에서 화상을 입히면 이산화탄소를 생산하면 열이 방출되거나 환경으로 나옵니다. 음성 징후가 있습니다. 반응에 의해 열이 나오면 (ΔH는 음성), 반응은 발열 성이라고한다. ΔH 양성으로 나타나는 열이 취해진 발열의 반응 반응을 흡열이라고합니다. 흡열의 예는 이산화탄소의 반대 방향 또는 역 방향으로 작성된 이전의 반응입니다.
열역학적 실험이 실제로 수행되지 않더라도 완전히 신뢰할 수있는 분해 반응 ΔH를 예측할 수있는 열역학적.
표준 상태 엔탈피
요소의 엔탈피의 절대 값은 내부 에너지와 동일하게 행동하면 측정하거나 계산할 수 없다는 것을 의미합니다. 엔탈피의 변화 만 측정 할 수 있습니다. 물질의 엔탈피에 대한 기준 상태를 채택해야 하므로이 문제로 화학자는 다음과 같이 현대 화학의 원리에 대한 표준 상태를 정의합니다.
- 고체 및 액체의 경우, 표준 상태는 1 atm의 압력 및 지정된 온도에서 열 모디 야자 안정 상태입니다. .
- 가스의 경우, 표준 상태는 지정된 온도에서 1 atm의 압력의 기체 상이며 이상적인 가스 거동을 나타냅니다.
- 용해 된 종의 경우, 표준 상태는 특정 온도에서 1 atm의 압력으로 1-m 용액이며 이상적인 용액 거동을 나타냅니다. .
지정된 온도에서 가장 일반적인 온도는 298,15K (정확히 25 ℃)입니다. 따라서 온도 표준이 언급되지 않으므로 온도는 298,15 K입니다. 표준이 정의되면 표준 상태의 화학 요소는 298,15K의 화학 요소에 엔탈피가 제로가 있다고 결론 지을 수 있습니다.
.델타 엔탈피 또는 조건이 표준 일 때 엔탈피의 변화. 그것은 모든 반응물과 제품이 표준 상태에 있음을 의미합니다. . 안정적인 상태에서 그의 요소로부터 화합물의 1 mol을 생성하는 반응의 엔탈피 변화를 형성 개념의 표준 엔탈피 ΔH f 라고한다. 화합물의.
본드 엔탈피
원자의 새로운 배열로 형성하기 위해서는 화학적 반응은 기존의 결합이 파손되어야한다. 화학자들은 반응성이 높은 중간 종에서는 하나 이상의 결합이 파손되어 특정 결합을 깨는 데 필요한 에너지의 양을 발견 할 수 있음을 발견했습니다.
.일단 중요한 측정 가능한 양이 가스 상에서 결합이 파손될 때, 결합 엔탈피라고 불리는 엔탈피 변화가되면. 이 변화는 서로 결합 된 원자가 분리 될 때보 다 더 낮은 에너지를 가지기 때문에 항상 긍정적입니다. 예를 들어, 반응은 메탄에서 C-H의 결합 엔탈피에서 발생합니다. 표준 엔탈피 조건에서 측정 할 때 438kj mol이 필요합니다.
열 화학 프로세스
시스템의 하나 이상의 속성이 변경되면 프로세스가 발생합니다. 프로세스는 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
- isobaric 시스템의 압력이 상수 상태로 유지 될 때 프로세스가 발생한다는 것을 의미합니다
- 등온 시스템의 온도가 계속 일정하게 유지 될 때 프로세스가 발생한다는 것을 의미합니다
- 단열 수단 과정은 열 교환없이 발생합니다.
2. 전기 화학
전기 화학은 산화 감소 반응을 통한 화학 및 전기 에너지의 상호 전환과 관련된 물리 화학의 분지입니다. 전자는 외부 전기 에너지를 통해 두 개의 홀 반응 사이에서 전달됩니다. 전기 에너지는 자연적으로 자발적으로 발생하지 않은 화학 반응을 주도하는 데 사용될 수 있습니다.
전기 화학적 방법은 의료 진단에 매우 널리 사용되며, 여기서 임상 적 중요성의 분자를 매우 낮게 측정합니다. 전기 화학의 다른 응용은 태양 에너지, 전환, 연료 전지 및 에너지 저장 기술에서 발견됩니다.
전기 화학에 대한 논의는 산화 환원 반응, 수용액을 검토하고, 전기 화학 세포의 성분을 도입하고, 전해 세포와 갈바닉 세포를 구별하는 것으로, 이들 주제 모두이 기사에서 설명되지는 않는다. 일부 주제는 간단히 설명 될 것입니다.
Galvanic Cell
갈바닉 세포는 전기 화학 세포 중 하나이며, 전기 화학 자체는 반 반응이 분리되는 결합 된 감소 산화 반응을 통한 전기 화학 반응 화학 및 전기 에너지를 상호하게하는 위치입니다.
.Gibbs 이론에 따르면, 갈바닉 세포에서 자발적인 환원 산화 반응에서 이용할 수있는 자유 에너지는 전기 에너지로 전환 될 수 있으며, 이는 작업에 유용 할 수 있습니다. 갈바닉 세포의 예는 구리 금속의 환원-산화 반응에서 발생하여 구리 이온을 형성하고, 모래은 이온이은 금속으로 감소되었다. 와이어는 2 개의 금속 전극을 연결하여 전자가 그들 사이에서 흐르도록 허용하고 이온 도체 연결 셀을 소금 브리지라고합니다.
.다른 개념은 아노드와 음극입니다. 양극은 산화를 경험할 때 전극의 위치이며 음극은 전극이 감소하는 위치입니다. 이 약관과 개념은 Michael Faraday에 의해 언급되었습니다.
전해 세포
갈바닉 세포에서, 자발적으로 발생하는 것으로 기술 된 모든 반응은 에너지 변화가 음성으로 기록된다. 정전기 구동력과 관련된이 열역학적 구동력. 하전 된 입자로 구성된 시스템은 자발적으로 기계 시스템과 마찬가지로 가장 낮은 정전기 전위 에너지를 자발적으로 자발적으로 기계적 전위 에너지의 상태로 찾습니다. 다시 말해,이 전해 세포는 환원 산화 반응하에 적용되는 에너지가 발생할 때 활성화 될 것입니다.
전해질의 세 가지 주요 부분은 전기 전도성 용액을 생성하거나 전해질로 불리는 물질이며, 다른 하나는 양극 및 음극과 같은 전극이다. 따라서 우리는 전해 세포가 갈바니 셀이나 배터리의 반대로 작동한다고 결론을 내릴 수 있습니다.
Faraday 's Laws
1833 년에 Michael Faraday는 후속 충전량과 재료 생성물의 양 또는 전기 화학 반응에서 소비되는 양 사이의 정량적 관계를 발견하고 입증했습니다. 그러므로 그가 발견 한 관계는 다음과 같이 Faraday의 법칙으로 알려진 관계입니다.
- 전기 화학 반응에서 생산하거나 소비하는 주어진 물질의 질량은 통과 된 전하의 양에 비례합니다.
- 상이한 물질의 동등한 질량은 전기 전하가 통과 된 전기 전하에 의해 전기 화학적 반응에서 생산되거나 소비된다.
이 법은 전기 화학의 화학량 론을 성공적으로 요약했습니다. 법률은 Faraday가 수소 이온의 전하 질량 비율을 측정했다고 언급했을뿐만 아니라, 그가 얻은 값은 e/m e 보다 약 1000 배 더 작습니다. , "전자의 전하는 매우 커야하거나 수소 이온에 비해 전자의 질량이 매우 작아야한다".
하나의 두더지 전자의 전하는 FARADAY 상수의 특수 이름과 기호를 제공 받았는데, 이는 F =96,485.34 C mol
입니다.3. 화학적 동역학
화학 연구 주요 대상은 촉매가 어떻게 화학 반응 속도를 증가시키는 지에 대한 설명을 포함하는 반응 속도입니다. 온도의 작은 변화가 종종 음식의 요리 속도에 큰 영향을 미치는 이유는 무엇입니까? 분자가 어떻게 제품 형태와 이러한 종류의 질문에 어떻게 결합 되는가?
화학 동역학의 주요 목표는 그 속도의 실험 연구에서 반응 메커니즘을 줄이는 것입니다. 반응 메커니즘 자체는 느리거나 빠른 반응이 최종 생성물을 생성 할 수 있습니다.
화학 반응 속도
반응 속도는 많은 요인에 따라 다릅니다. 반응 화합물의 농도는 상당한 영향을 미치는 사람이다. 다른 요인은 온도로 온도를 신중하게 제어하는 것이 화학 운동에서 정량적 측정에 중요하다는 것을 의미합니다. 마지막으로, 비율은 종종 반응물 인 경우 물리적 형태에 결정적으로 의존합니다.
동역학 실험은 화학 반응에 참여하는 물질의 변화율을 측정하는 것입니다. 다른 조건에 대해 다른 방법을 사용하는 일련의 측정은 농도의 변화 속도를 나타낼 수 있습니다. 저속의 경우, 저온 조건을 사용할 수 있으며 매우 빠른 반응에서 종종 특정 파 길이에서 흡수를 측정하여 속도를 추적하는 광선을 사용했습니다.
.이전의 설명에서, 우리는 일단 반응으로부터의 생성물이 형성되면 원래 반응을 줄 수 있도록 다시 반응 할 수 있다고 결론을 내립니다. 순 비율은 다음과 같은 특정 방정식으로 작성된 차이입니다.
순 비율 =순방향 - 역률
이는 농도 측정이 단순히 선전 속도보다는 순 비율을 제공한다는 것을 의미합니다. 또한, 많은 반응이 완료되면 전방 방향으로 만 측정 가능한 속도가 있거나 그렇지 않으면 제품이 형성 될 때 제거되도록 실험을 배열 할 수 있습니다. 반응 속도와 농도 사이의 반응을 요율 법이라고합니다.
반응 메커니즘
많은 반응은 단일 단계에서는 발생하지 않고 제품에 도달하기위한 단계에서 시퀀스가 아니라 발생합니다. 이 각 단계는 기본 반응이라고 불리며 원자, 이온 또는 분자의 충돌을 통해 발생합니다. 단 분자 기본 반응은 단일 반응물 분자만을 포함한다. 이 반응의 예는 에너지 된 n 2 의 해리입니다. o 3 가스 상 분자. 가장 일반적인 유형의 기본 반응은 생체 분자라고하는 원자, 이온 또는 분자의 충돌과 관련이 있습니다.이 반응의 예는 No + o 3 의 충돌입니다. 가스 상에서는 n 2 의 역 반응입니다. o 3 .
용어 용어는 3 개의 분자의 동시 충돌을 포함하는 반응 단계에 사용되며, 이는 예를 들어 요오드 분자를 형성하기 위해 기체상에서 요오드 원자 인 경우 재조합의 경우 훨씬 덜 가능성이 낮은 반응이다. 반응 메커니즘은 기본 반응의 상세한 서열이며, 세부 사항은 결합 된 분자의 속도를 제공하여 전체 반응을 생성한다. 반응 중간체는 반응에서 형성되고 소비되는 화학 종입니다.
화학 반응 메커니즘의 기본 단계에 대한 속도와 전체 평형 상수 K의 직접적인 관계가 있습니다.이 원리는 평형에서 각 기본 프로세스가 역 프로세스의 속도로 균형을 이루는 세부 균형이라고합니다. 이 교장의 증명은 3 단계 기본 반응의 속도 상수가 k 1 라는 것입니다. , k, k 3 세 단계의 반대로 기본 반응은 k -1 입니다. , k -2 , k -3 .
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4. 분광법 및 광화학
분광법
핵심 개념 또는 분광학의 중추는 에너지의 양자화입니다. 에너지 양자화는 20 세기 초에 가장 많은 혁신적인 개념입니다. 분광법 자체는 특정 파도에서만 방출되는 다양한 형태의 광 에너지에 대한 연구를 다룹니다.
분광법은 명확한 에너지 수준 사이의 원자 및 분자로부터 방출되는 전자기 방사선의 측정을 포함하며 파 길이 또는 주파수에 의해 특성화 될 수있다. 광 에너지는 주파수에 비례하여 ɛ =hv 및 각 운동량은 양자화됩니다 (mvr =nh)
광화학
광화학은 빛에 의해 생성 된 화학 반응에 대한 연구입니다. 빛으로부터의 광자의 흡수는 지상 전자 상태보다 반응 할 가능성이 더 높은 흥분된 전자 상태로 올라갈 수 있기 때문입니다. 광화학 반응에서, 활성화 에너지는 빛의 흡수에 의해 공급된다. 이 개념은 분자간 충돌에 의해 활성화 에너지가 공급된다는 열 반응의 반대입니다.
광자의 에너지는 e 의 방정식에 의해 결정될 수 있습니다. 광자 = hv = hcl λ. 그래서, 하나의 광자의 에너지는 n 입니다. a hv . 광화학의 Stark-einstein 법칙에 따르면, 광자의 수는 분자의 수와 같다. 형광이라는 용어는 총 전자 스핀이있는 전자 전이에 의해 자발적인 방사선 방출에 변화가 없음을 의미합니다. 다른 한편으로, 인광은 빛의 흡수에 의한 전자 여기를 따르는 방출을 평균한다. 그리고 발광이라는 용어는 전자적으로 흥분된 종에 의한 빛의 방출을 말하며 형광 및 인광을 포함합니다.
일반적으로 잎에서 식물에서 발생하는 광화 화학의 예는 식물이 이산화물과 물을 포도당과 산소로 전환하기 위해 울타 비오 렛 에너지를 사용하는 과정입니다. 위에서 언급 한 바와 같이, 광화학의 개념은 빛에 관한 것입니다. 광, 자체적으로는 자체적으로 빛을 사용하고 물을 사용하여 고체 또는 유동적 인 형태와 가스 형태로 포도당과 산소를 생산합니다.
.5. 양자 역학
Quantum Mechanic은 화학자가 이해하고자하는 몇 가지 현상을 이해하기위한 확고한 개념적 토대를 제공합니다. 예를 들어, 분자 및 확장 된 고체 구조, 분자간 상호 작용 및 화학적 반응성을 형성하는 원자 상호 작용.
Quantum Chemistry
양자 화학에서 많은 발달로 오늘날 양자 화학은 분자에 대한 Schrodinger 방정식에 대한 매우 우수한 근사 솔루션을 제공합니다. 또한 화학 결합, 분자 구조 및 화학 반응성을 나타내고 설명하기위한 질적 개념을 제공합니다.
Born- Oppenheimer 근사법은 양자 역학의 출발점입니다. Born- Oppenheimer 근사의 지점은 핵이며 전자는 핵 주위로 빠르게 움직이는 동안 고정 된 공간으로 간주 될 수있는 전자보다 훨씬 무겁다. 전자가 핵보다 훨씬 빠르게 움직이는 사실은 핵 분리의 각 값에 대한 전자 슈로 싱어 방정식을 해결함으로써 핵 운동과 독립적으로 전자 운동을 치료할 수있게한다.
6. 표면 화학
이 물리 화학 분야에서 제목에 따르면이 연구는 표면과 인터페이스에서 화학 반응이 발생하는 것임을 의미합니다. 이 연구는 분자 또는 원자가 표면에서 서로 상호 작용하는 방식에 중점을 둡니다. 분자 상호 작용을 연구하는 핵심 요점은 예를 들어 이종 촉매의 바람직한 화학 반응을 이해하는 것입니다.
화학 반응을 연구하는 목적은 화학 반응을 수정하여 표면 및 인터페이스에서 다양한 원하는 효과를 생성하고 개선 할 수 있도록하는 경우입니다. 촉매, 전기 화학 및 지구 화학과 같은이 연구를 좋아하는 여러 분야가 있습니다.
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한편, 산업, 실험실 및 많은 연구의 많은 기본을 복합하기 위해 일상 생활에서 사용한 물리 화학의 하위 지점이 있습니다.
