화학적 맥락에서 해리는 물질이 다른 분자로 분해되는 것을 의미합니다. 이 단어는 "분리"를 의미하는 라틴어 " dissociatio "에서 유래되었습니다. 과학적 명명법에서 해리는 심리학에서도 특정한 의미를 갖기 때문에 다양한 정의를 가지고 있습니다. 그러나 화학에서 해리가 무엇을 의미하는지에 초점을 맞추겠습니다. 과정의 과정과 사용된 물질에 따라 해리의 네 가지 유형을 구분할 수 있습니다. 열해리도 마찬가지로 중요하지만 가장 널리 사용되는 방법은 전해해리입니다.

게시 됨 : 25-11-2022

열 해리

이 과정은 온도의 영향 하에서 분자를 더 작은 분자 또는 원자로 분해하는 것으로 구성됩니다. 가장 중요한 관계는 화합물이 약한 화학 결합을 포함하는 경우 해리에 사용되는 온도가 더 낮을 수 있다는 사실입니다. 분해에 필요한 에너지가 높을수록 더 높은 온도가 필요합니다. 열분해(열 해리)의 일반적인 예는 160 o C에서 발생하는 자당의 캐러멜화입니다.

전해 해리

스웨덴 화학자 Svante Arrhenius가 1887년에 발견한 열 해리에 비해 다소 복잡합니다. 전해 해리는 용매(일반적으로 물)가 자유롭게 움직이는 이온에 영향을 미칠 때 발생하는 물질의 분해로 구성됩니다. Arrhenius는 그의 연구에서 그러한 해리에 의해 생성된 이온이 용액이 전기를 전도하게 한다는 것을 증명했습니다. 이는 화학물질을 전해질(전류를 통할 수 있는 용액)과 비전해질(전류를 통할 수 없는 용액)으로 분류하는 기초가 되었습니다.

전해질

"전해질"이라는 용어에는 두 가지 의미가 있습니다. 기술적인 관점에서 볼 때 전극 사이에서 전하를 이온적으로 전달할 수 있는 모든 물질입니다. 결과적으로 전류를 이온적으로 전도할 수 있습니다. 이 용어의 다른 화학적 의미는 용융 또는 용해의 결과로 전해 해리되는 물질을 의미합니다. 이러한 용액(대부분 수성)도 전기를 전도합니다. 그러한 전해질의 예는 염화나트륨(테이블 염)과 같은 이온성 화합물뿐만 아니라 염산 또는 수산화칼륨 과 같은 비이온성 화합물을 포함한다. 특정 특성을 감안할 때 전해질은 전기 전도체라고 부를 수 있습니다. 이들은 1급 전도체(금속, 그 합금 및 탄소)와 2급 전도체(염기, 산 및 염의 용액)로 나눌 수 있습니다.

전해 해리의 메커니즘

유전 상수가 높은 용매(예: 물의 경우 81)에서는 결정 네트워크에서 이온 간의 상호 인력이 상당히 감소합니다. 이것은 이온이 끊어질 때 물질이 용해되고 용액으로 자유롭게 움직이는 이온을 분비하게 합니다. 이러한 과정은 또한 H 2 O의 극성 구조의 결과인 이온과 물 분자 사이의 상호 작용으로 인해 발생합니다. Nekrasov에 따르면 이온 구조를 가진 전해질이 분해되는 동안 물의 작용 메커니즘은 다음과 같이 시작됩니다. 물 분자의 반대 극을 끌어 당기는 동시에 양이온을 밀어내는 물질의 양이온. 반대 극도 같은 방식으로 작용하고 두 이온 모두 끌어당긴 물 분자에 의해 둘러싸입니다. 이러한 인력은 쌍극자 분자와 이온 사이의 양방향에서 발생하며, 이로 인해 전해질에서 이온의 인력이 훨씬 낮아집니다. 따라서 메커니즘은 극성에서 이온 구조로의 전이, 이온 구조의 형성 및 이온의 수화라는 네 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다. 해리에 의해 생성된 이온과 용매 사이의 연결을 용매화물이라고 합니다. 물이 용매이면 수화물이라고 합니다.

수화 껍질

그것은 반대 극을 향하여 이온의 가장 가까운 곳에 존재하는 물 분자로 구성된 껍질입니다. 자유 하전된 극은 이온의 인력이 용액의 분자 운동 에너지보다 약해질 때까지 더 많은 수층을 끌어당깁니다. 쉘은 전해질 분자가 양이온과 음이온으로 분해되는 것을 촉진하고, 분자를 형성하기 위한 이온의 재연결을 방해하는 장벽을 구성합니다.

산과 염기의 해리: 대량 작용의 법칙

강산은 수용액에서 광범위한 해리를 나타내는 산이고, 약산은 아주 약간만 해리되는 산이다. 서로 다른 산의 강도를 비교하는 경우 산 분자가 양성자를 내놓는 경향이나 해당 물질의 농도와 같은 몇 가지 요인도 고려해야 합니다. 그러나 농도에 의존하지 않고 분자의 개별 특성을 탁월하게 특성화하는 화학적 값인 해리 상수가 있습니다. 해당 값에 대한 방정식 유도는 산 해리 에 대한 방정식을 작성하여 시작해야 합니다. 단일 양성자(HX)가 있는 예의 경우 다음과 같습니다. 용액이 희석되고 산이 약하면 다음과 같이 표현되는 질량 작용의 법칙을 적용할 수 있습니다. 제시된 관계를 더 짧게 만드는 두 가지 방법이 있습니다. 첫 번째 단계는 물의 농도가 일정하다고 가정하는 것입니다. 1 mol/dm 3 과 같은 표준 농도를 나타내므로 co 기호를 생략할 수도 있습니다. 그러나 초기 공식에 배치하고 단위를 결정할 때 고려하는 것이 중요합니다. 화학 상수는 차원이 없는 값이기 때문입니다. 한편, 공식에 사용된 모든 농도는 mol/dm 3 로 표시됩니다. 그런 다음 최종적으로 해리 상수에 대한 공식을 얻습니다. 산해리 상수(K a )를 나타내는 관계는 실험에 의해 결정된 값으로 구성되며 10 -10 ~ 10 8 범위에 속합니다. 널리 사용되는 연산은 pK a 로 지정된 해리 상수의 음의 로그로 표현되는 대수 공식을 사용하는 것입니다. pK a = -logK a 낮은 K a 값은 약산을 나타내고 높은 값은 강산을 나타내는 것이 중요합니다. , pK a 는 반대 방향으로 변경됩니다. 낮은, 일반적으로 음의 pK a 값은 강산에 해당합니다. 양의 높은 pK a 값은 약산을 나타냅니다. 또 다른 개념을 소개하면, 해리도(α)는 주어진 화합물이 해리(이온으로 분해)되는 분자의 총 몰수에 대한 분자의 몰수의 비율이다. 솔루션에 존재하는 그 화합물, 우리는 방정식을 더 발전시킬 수 있습니다. 물 해리에 의해 형성된 매우 낮은 농도의 수소 이온을 무시하고 이온과 분자의 평형 농도를 사용하면 다음과 같이 가정할 수 있습니다. 그런 다음 해리 상수는 다음과 같이 기록할 수 있습니다. 이 형태에서 그것은 농도, 즉 Ostwald의 희석 법칙에서 전해질의 해리 정도의 의존성입니다. 매우 약한 전해질을 분석하면 해리도(α)는 <<1로 가정할 수 있으며 공식은 다음과 같이 단순화할 수 있습니다. 하나 이상의 양성자를 포함하는 산은 다단계 해리를 거치며 모든 단계를 고려해야 합니다. 예를 들어 오르토인산의 경우 세 단계가 있습니다.

  1. H3PO4 + H2O = H2PO4 + H3O +
  2. H 2 PO 4 + H 2 O = HPO 4 2- + H 3 O +
  3. HPO42- + H2O = PO43- + H3O +

각 단계에는 자체 평형 상수가 있으며 첫 번째 단계와 유사하게 표시할 수 있습니다. 수산산과 산소산 모두에 대한 해리 상수가 표로 작성됩니다.

pKa
HF 6,3·10 -4 3.2
염산 1·10 7 -7
HNO3 27.54 -1.44
H3PO4 _ 6.9·10 -3 2.16

표 1. 산에 대한 해리 상수 값의 예. 해리 중 염기 평형의 안정화와 유사합니다. 예제 규칙 B를 고려하면 방정식은 다음과 같이 표시될 수 있습니다. 그런 다음 질량 작용 법칙을 사용하고 희석된 용액의 물 농도가 거의 일정하다고 가정하여 염기에 대한 해리 상수를 유도하려는 경우 다음 공식을 얻습니다. 염기가 강할수록 해리 상수가 높고 pK b 값이 낮고, 해리 상수가 낮고 pK b 값이 높을수록 염기가 약합니다.

베이스 케이비 pKb
히드라진 3·10 -6 5.5
암모니아 1.78·10 -5 4.75
메틸아민 5.0·10 -4 3.3

표 2. 염기에 대한 해리 상수 값의 예.

산의 강도를 결정하는 요인

특정 산에 대한 해리 상수의 표현을 알고 있다면 몇 가지 진정한 가정을 할 수 있습니다.

  1. 수소산의 강도는 수소 원자와 연결된 원소의 원자 번호가 증가함에 따라 증가합니다.
  1. 수소산의 강도는 수소 원자에 부착된 원소의 전기음성도가 증가함에 따라 감소합니다. 이것은 이론적으로 증가하는 전기음성도가 양성자의 추상화에 유리해야 하기 때문에 오해의 소지가 있을 수 있습니다.
  2. 해리 동안 형성된 음이온의 크기는 전기 음성도보다 해리 상수에 더 큰 영향을 미칩니다.

물의 자기 해리

해리의 흥미로운 예는 물 분자의 분해입니다. 양성자를 끌어당길 수도 있고 내보낼 수도 있기 때문에 순수한 물은 다음 방정식에 따라 약간의 자기 해리를 겪습니다. H 2 O + H 2 O ↔ H 3 O + + OH 산과 마찬가지로 염기의 경우, 음이온과 양이온뿐만 아니라 해리되지 않은 물의 평형 농도를 포함하는 질량 작용 법칙을 적용하는 것도 가능합니다. H 3 O + 양이온과 OH 음이온의 농도는 비 해리 물에 비해 너무 작아서 그들의 변화가 비 해리 물의 농도를 실질적으로 변화시키지 않는다는 것이 밝혀졌습니다. 이를 통해 값이 일정하다고 가정하고 방정식을 다음 형식으로 변환할 수 있습니다. K w = c OH · c H3O + 화학 계산의 맥락에서 특히 중요한 측면이며 이러한 상수는 참조됩니다. 물의 이온 생성물로. pK w 로 지정된 음의 로그로도 자주 사용됩니다. 이는 –logK w 와 같습니다. 방정식에 따라 H 3 O + 이온 공급으로 인해 물의 이온 평형이 방해받는 경우 이온 생성물의 일정성을 유지하기 위해 OH 이온의 농도를 줄여야합니다. 마찬가지로 과량의 OH-이온 양이온의 농도를 감소시킵니다. 이러한 농도의 곱은 일정해야 합니다. 실험은 298K 의 온도에서 Kw 가 10-14임을 보여주었다. 따라서 순수한 물에 유효한 방정식은 다음과 같습니다. 해리는 용액의 pH 값과도 관련이 있습니다. 동일한 농도의 H 3 O + 양이온 및 OH 음이온을 갖는 용액은 중성 pH를 나타냅니다. 산성 용액에서 양이온의 농도는 10 -7 mol/l보다 높고 알칼리성 용액에서는 10 -7 mol/l보다 낮습니다.


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