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18.1:

μ‚°ν™”ν™˜μ› λ°˜μ‘μ‹μ˜ κ· ν˜• λ§žμΆ”κΈ°

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Chemistry
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Balancing Redox Equations

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배터리가 νœ΄λŒ€μš© μž₯치λ₯Ό μž‘λ™ν•˜κΈ° μœ„ν•œ μ „κΈ°λ₯Ό μ–΄λ–»κ²Œ μ œκ³΅ν• κΉŒμš”? μ™œ 잘린 μ•„λ³΄μΉ΄λ„λŠ” κ°ˆμƒ‰μœΌλ‘œ λ³€ν•˜κ±°λ‚˜ λ¬Όμ†μ—μ„œ κΈˆμ†μ΄ 녹이 μŠ¬κΉŒμš”? μ΄λŸ¬ν•œ 과정은 ν•œ μ›μžμ—μ„œ λ‹€λ₯Έ μ›μžλ‘œμ˜ μ „μž 전달과 κ΄€λ ¨λœ νŠΉμ • μœ ν˜•μ˜ ν™”ν•™ λ°˜μ‘μ— μ˜ν•΄ κ΅¬λ™λ©λ‹ˆλ‹€.μ „μžλ₯Ό μžƒμ€ μ›μžλŠ” μ‚°ν™”λ˜λ©° μ „μžλ₯Ό μ–»λŠ” μ›μžλŠ” ν™˜μ›λ©λ‹ˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ λ°˜μ‘μ„ μ‚°ν™” ν™˜μ› λ°˜μ‘μ΄λΌκ³  ν•˜λ©° ν•˜λ‚˜ μ΄μƒμ˜ λ°˜μ‘λ¬Όμ—μ„œμ˜ μ‚°ν™” μƒνƒœμ˜ λ³€ν™”λ‘œ νŠΉμ§•μ§€μ–΄μ§‘λ‹ˆλ‹€. λ§ˆκ·Έλ„€μŠ˜κ³Ό 농좕 μ—Όμ‚° μ‚¬μ΄μ˜ μƒν˜Έμž‘μš©μ€ μ‚°ν™”ν™˜μ›λ°˜μ‘μ˜ 가지 μ˜ˆμž…λ‹ˆλ‹€.이 λ°˜μ‘μ—μ„œ λ§ˆκ·Έλ„€μŠ˜μ€ λ§ˆκ·Έλ„€μŠ˜ 2 이온으둜 μ‚°ν™”λ˜κ³  μ–‘μ„±μžλŠ” μˆ˜μ†Œ 기체둜 ν™˜μ›λ©λ‹ˆλ‹€. κ°„λ‹¨ν•œ ν™”ν•™ 방정식은 μ‰½κ²Œ κ· ν˜•μ„ 이룰 수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜ λŒ€λΆ€λΆ„μ˜ μ‚°ν™”ν™˜μ› 방정식은 λ³΅μž‘ν•˜λ―€λ‘œ μ†μ‹€λ˜κ³  얻은 μ „μž μˆ˜κ°€ ν•΄λͺ…λ˜μ–΄μ•Ό ν•©λ‹ˆλ‹€.μ‚°ν™”ν™˜μ› λ°©μ •μ‹μ˜ κ· ν˜•μ„ 맞좜 λ•Œ μ§ˆλŸ‰ 보쑴 법칙을 μ€€μˆ˜ν•˜λŠ” 것이 μ€‘μš”ν•©λ‹ˆλ‹€. 각 μ›μ†Œμ˜ μ–‘κ³Ό μ „μžμ˜ 손읡은 λ°˜μ‘μ˜ μ–‘μͺ½μ—μ„œ κ· ν˜•μ„ 이루어야 ν•©λ‹ˆλ‹€. λ”°λΌμ„œ ν•œ λ°˜μ‘ 물질이 ν™˜μ›ν•˜λ©΄ λ‹€λ₯Έ λ°˜μ‘ λ¬Όμ§ˆμ€ μ‚°ν™”λ˜μ–΄μ•Ό ν•©λ‹ˆλ‹€.μ‚°ν™”ν™˜μ› λ°©μ •μ‹μ˜ κ· ν˜•μ„ μ„±κ³΅μ μœΌλ‘œ λ§žμΆ”κΈ° μœ„ν•΄ λ°˜λ°˜μ‘ 방법을 μ‚¬μš©ν•©λ‹ˆλ‹€. 과망간산염과 μˆ˜μ‚°μ—Όμ˜ λ°˜μ‘μ„ μƒκ°ν•΄λ³΄μ„Έμš”. μˆ˜μš©μ„± μ‚°μ„± μš©μ•‘μ˜ 경우 μ‚°ν™” μƒνƒœλ₯Ό ν• λ‹Ήν•˜κ³  λ°˜μ‘μ„ μ„±λΆ„ λ°˜λ°˜μ‘μœΌλ‘œ λ‚˜λˆ•λ‹ˆλ‹€.그리고 λ‚˜μ„œ μˆ˜μ†Œμ™€ μ‚°μ†Œλ₯Ό μ œμ™Έν•œ 각각의 λ°˜λ°˜μ‘μ˜ κ· ν˜•μ„ 맞μΆ₯λ‹ˆλ‹€. μ—¬κΈ°μ„œ, 망간은 이미 κ· ν˜•μ„ μ΄λ£¨μ—ˆμ§€λ§Œ μˆ˜μ‚°μ—Όμ€ κ³„μˆ˜ 2κ°€ μžˆμ–΄μ•Ό ν•©λ‹ˆλ‹€. μ‚°μ†Œ μ›μžμ™€ λ¬Ό λΆ„μžμ— λŒ€ν•œ 좔가적인 κ· ν˜•μ„ 맞μΆ₯λ‹ˆλ‹€.μ…‹μ§Έ, ν•„μš”ν•œ 곳에 μ–‘μ„±μžλ₯Ό μΆ”κ°€ν•¨μœΌλ‘œμ¨ μˆ˜μ†Œ μ›μžμ˜ κ· ν˜•μ„ μ΄λ£Ήλ‹ˆλ‹€. μ „μžλ₯Ό μΆ”κ°€ν•˜μ—¬ μ „ν•˜μ˜ κ· ν˜•μ„ 맞μΆ₯λ‹ˆλ‹€. 망간은 ν™˜μ›λ˜μ—ˆκΈ° λ•Œλ¬Έμ— 5개의 μ „μžκ°€ λ°˜μ‘λ¬Ό μͺ½μ— μΆ”κ°€λ©λ‹ˆλ‹€.λ°˜λŒ€λ‘œ μˆ˜μ‚°μ—Όμ€ μ‚°ν™”λ˜κΈ° λ•Œλ¬Έμ— 생성물 츑에 두 개의 μ „μžκ°€ μΆ”κ°€λ©λ‹ˆλ‹€. λ°˜λ°˜μ‘μ— μ •μˆ˜λ₯Ό κ³±ν•˜μ—¬ μΆ”κ°€λœ μ „μž μˆ˜κ°€ 같도둝 ν•©λ‹ˆλ‹€. λ§ˆμ§€λ§‰μœΌλ‘œ κ· ν˜•μž‘νžŒ μ‚°ν™”ν™˜μ› λ°˜μ‘μ„ μ–»κΈ° μœ„ν•΄ μ–‘μͺ½μ˜ 쒅을 μ·¨μ†Œν•¨μœΌλ‘œμ¨ κ· ν˜•μž‘νžŒ λ°˜λ°˜μ‘μ„ μΆ”κ°€ν•˜κ³  λ‹¨μˆœν™”ν•©λ‹ˆλ‹€.μ—ΌκΈ° μˆ˜μš©μ„± μš©μ•‘μ˜ 경우 μ ˆμ°¨λŠ” μœ μ‚¬ν•˜μ§€λ§Œ ν•œ 가지 μΆ”κ°€ 단계가 ν¬ν•¨λ©λ‹ˆλ‹€. μ—¬κΈ°μ„œ, κ· ν˜•μ˜ λ°˜λ°˜μ‘μ„ κ°€μ€‘ν•˜κΈ° 전에 μ–‘μ„±μžλ₯Ό μ€‘ν™”μ‹œν‚€κΈ° μœ„ν•΄ λ°˜μ‘μ˜ μ–‘μͺ½μ— 같은 수의 μˆ˜μ‚°κΈ° μ΄μ˜¨μ„ μ²¨κ°€ν•©λ‹ˆλ‹€.

18.1:

μ‚°ν™”ν™˜μ› λ°˜μ‘μ‹μ˜ κ· ν˜• λ§žμΆ”κΈ°

μ „κΈ° 화학은 μ „κΈ° 및 ν™”ν•™ λ°˜μ‘μ˜ μƒν˜Έ λ³€ν™˜μ— κ΄€μ—¬ν•˜λŠ” κ³Όν•™μž…λ‹ˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ λ°˜μ‘μ€ κ°μ†Œ μ‚°ν™”, λ˜λŠ” λ ˆλ…μŠ€ λ°˜μ‘μ΄λΌκ³ ν•©λ‹ˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ μ€‘μš”ν•œ λ°˜μ‘μ€ ν•˜λ‚˜ μ΄μƒμ˜ λ°˜μ‘ μš”μ†Œμ— λŒ€ν•œ μ‚°ν™” μƒνƒœμ˜ 변화에 μ˜ν•΄ μ •μ˜λ˜λ©° λ°˜μ‘μ’… κ°„μ˜ μ „μž 전달과 κ΄€λ ¨λœ λ°˜μ‘μ˜ ν•˜μœ„ 집합을 ν¬ν•¨ν•œλ‹€. μ‚°μ—… 규λͺ¨μ˜ μ•ΌκΈˆ κ³΅μ •μ—μ„œ λΆ€ν„° μ „κΈ° μžλ™μ°¨μ˜ κ²¬κ³ ν•˜κ³  좩전식 배터리에 이λ₯΄κΈ°κΉŒμ§€ λ°±λ…μŠ€ ν™”ν•™ 및 닀쀑 기술의 κΈ°λ³Έ 원칙에 λŒ€ν•œ μΆ©λΆ„ν•œ 톡찰λ ₯을 얻을 수 μžˆλ„λ‘ λΆ„μ•Όλ‘œμ„œμ˜ μ „κΈ° 화학은 μ§„ν™”ν–ˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. μ „μžμ˜ 전달을 κ΄€λ ¨μ‹œν‚€λŠ” λ°˜μ‘μ΄ μ „κΈ°ν™”ν•™μ˜ 연ꡬ에 ν•„μˆ˜μ μ΄κΈ° λ•Œλ¬Έμ—, λ ˆλ…μŠ€ ν™”ν•™μ˜ κ°„λž΅ν•œ κ²€ν† λŠ” λ‹€μŒμ„ ν¬ν•¨ν•œλ‹€.

μ‚°ν™” 번호

μ •μ˜μ— λ”°λ₯΄λ©΄, λ ˆλ…μŠ€ λ°˜μ‘μ€ ν•˜λ‚˜ λ˜λŠ” 닀쀑 λ°˜μ‘μ œμ— λŒ€ν•œ μ‚°ν™” 번호 λ˜λŠ” μ‚°ν™” μƒνƒœμ˜ λ³€ν™”λ₯Ό ν¬ν•¨ν•œλ‹€. μš”μ†Œμ˜ μ‚°ν™” μˆ˜λŠ” μ›μžμ˜ μ „μž ν™˜κ²½μ΄ 순수 μ›μ†Œμ˜ μ›μžμ— λΉ„ν•΄ μ–΄λ–»κ²Œ λ‹€λ₯Έμ§€μ— λŒ€ν•œ ν‰κ°€μž…λ‹ˆλ‹€. 이 μ •μ˜μ— λ”°λ₯΄λ©΄ μš”μ†Œμ˜ μ›μžλŠ” μ‚°ν™” 수0을 μ „λ‹¬ν•©λ‹ˆλ‹€. μ›μžμ˜ 경우, μ‚°ν™” λ²ˆν˜ΈλŠ” 화합물이 이온인이라면 ν™”ν•©λ¬Όλ‚΄μ˜ μ›μžμ˜ μ „ν•˜μ™€ λ™μΌν•˜λ‹€. λ”°λΌμ„œ, λΆ„μžλ‚΄μ˜ λͺ¨λ“  μ›μžμ— λŒ€ν•œ μ‚°ν™” 수의 합은 λΆ„μžμ˜ μ „ν•˜μ™€ λ™μΌν•˜λ‹€.

이온 ν™”ν•©λ¬Ό

κ°„λ‹¨ν•œ 이온 화합물은 μ›μ†Œκ°€ 이온 μš”κΈˆκ³Ό λ™μΌν•œ μ‚°ν™” 번호λ₯Ό 가지고 있기 λ•Œλ¬Έμ—μ΄ ν˜•μ‹μ£Όμ˜μ˜ κ°€μž₯ κ°„λ‹¨ν•œ μ˜ˆμž…λ‹ˆλ‹€. μ—Όν™” λ‚˜νŠΈλ₯¨, NaCl, Na+ μ–‘μ΄μ˜¨ 및 Cl 음이온으둜 κ΅¬μ„±λ˜μ–΄ 있으며 λ‚˜νŠΈλ₯¨κ³Ό μ—Όμ†Œμ— λŒ€ν•œ μ‚°ν™” λ²ˆν˜Έκ°€ 각각 +1 및 -1μž…λ‹ˆλ‹€. 칼슘 λΆˆμ†Œ, CaF2λŠ”μΉΌμŠ˜κ³Ό λΆˆμ†Œμ— λŒ€ν•œ μ‚°ν™” 번호,+2 및 -1 – 음이온Ca 2 + μ–‘μ΄μ˜¨ 및F둜 κ΅¬μ„±λ©λ‹ˆλ‹€.

곡유 ν™”ν•©λ¬Ό

동연 화합물은 ν˜•μ‹μ£Όμ˜μ˜ μ‚¬μš©μ— 더 도전. 물은 극지 곡유 O-H μ±„κΆŒμ„ 톡해 O μ›μžμ— κ²°ν•© 된 두 H μ›μžλ‘œ κ΅¬μ„±λœ 곡유 ν™”ν•©λ¬Όμž…λ‹ˆλ‹€. O-H 결합을 λ§Œλ“œλŠ” 곡유 μ „μžλŠ” 더 λ§Žμ€ μ „κΈ° μŒμ„± O μ›μžμ— 더 κ°•ν•˜κ²Œ λŒλ¦°λ‹€. λ”°λΌμ„œ μ‚°μ†ŒλŠ” μ›μ†Œ μ‚°μ†Œμ˜ O μ›μžμ— λΉ„ν•΄ λΆ€λΆ„μŒμ „ν•˜λ₯Ό μ–»μŠ΅λ‹ˆλ‹€. κ·Έ κ²°κ³Ό, λ¬Ό λΆ„μžμ˜ H μ›μžλŠ” μˆ˜μ†Œ κ°€μŠ€μ˜ μˆ˜μ†Œ μ›μžμ— λΉ„ν•΄ 뢀뢄적인 μ–‘μ„± μ „ν•˜λ₯Ό λ‚˜νƒ€λ‚Έλ‹€. 각 λ¬Ό λΆ„μžμ— λŒ€ν•œ λΆ€λΆ„ μŒμ„± 및 μ–‘μ „ν•˜μ˜ ν•©κ³„λŠ” 0이며 λ¬Ό λΆ„μžλ₯Ό μ€‘μ„±ν™”ν•©λ‹ˆλ‹€.

물의 O-H κ²°ν•© λ‚΄μ—μ„œ 곡유 μ „μžμ˜ νŽΈκ΄‘μ΄ μ™„λ£Œλ˜λ©΄ – κ²°κ³ΌλŠ” Hμ—μ„œ O둜 μ „μžμ˜ μ™„μ „ν•œ 전솑이 될 것이며, 물은 O2 음이온과 H+ μ–‘μ΄μ˜¨μœΌλ‘œ κ΅¬μ„±λœ 이온 화합물이 될 κ²ƒμž…λ‹ˆλ‹€. κ·Έλž˜μ„œ, 물에 μ‚°μ†Œμ™€ μˆ˜μ†Œμ— λŒ€ν•œ μ‚°ν™” λ²ˆν˜ΈλŠ” 각각 -2 및 +1μž…λ‹ˆλ‹€. νƒ„μ†Œ ν…ŒνŠΈλΌν΄λ‘œλΌμ΄λ“œμ— 이 같은 논리λ₯Ό 적용, CCl4,νƒ„μ†Œμ— λŒ€ν•œ +4의 μ‚°ν™” 번호λ₯Ό μ‚°μΆœν•˜κ³  μ—Όμ†Œμ— λŒ€ν•œ -1. μ§ˆμ‚°μ—Ό μ΄μ˜¨μ—μ„œ, NO3μ§ˆμ†Œμ˜ μ‚°ν™” μˆ˜λŠ” +5이며 μ‚°μ†Œμ˜ 경우 -2이며 λΆ„μžμ— -1 μ „ν•˜μ™€ λ™μΌν•˜κ²Œ ν•©μ‚°λ©λ‹ˆλ‹€.

Eq1

λ ˆλ…μŠ€ 방정식 κ· ν˜•

μ•„λž˜μ— ν‘œμ‹œλœ λΆˆκ· ν˜• 방정식은 μ—Όν™”λ‚˜νŠΈλ₯¨μ˜ λΆ„ν•΄λ₯Ό μ„€λͺ…ν•©λ‹ˆλ‹€.

Eq2

μ΄λŸ¬ν•œ λ°˜μ‘μ€ λ‚˜μ— λŒ€ν•œ μ‚°ν™” μˆ˜κ°€ +1μ—μ„œ 0으둜 κ°μ†Œν•˜κ³  Cl의 경우 -1μ—μ„œ 0으둜 증가함에 따라 (μ‚°ν™”λ₯Ό 톡해)에 λŒ€ν•œ κΈ°μ€€κ³Ό μΌμΉ˜ν•œλ‹€. μˆ˜ν•™μ‹ μΌ€μ΄μŠ€λŠ” NaCl 및 Na에 λŒ€ν•΄ 2의 stoichiometric κ³„μˆ˜λ₯Ό μΆ”κ°€ν•˜μ—¬ μ‰½κ²Œ κ· ν˜•μ„ 이루수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.

Eq3

μˆ˜μ„± μ†”λ£¨μ…˜μ—μ„œ λ°œμƒν•˜λŠ” Redox λ°˜μ‘μ€ 일반적으둜 μ „κΈ° ν™”ν•™μ—μ„œ λ°œμƒν•˜λ©°, λ§Žμ€ μ‚¬λžŒλ“€μ΄ λ¬Ό μ΄λ‚˜ 이온, H+ (aq)및 OHβˆ’ (aq),λ°˜μ‘μ œ λ˜λŠ” μ œν’ˆμœΌλ‘œ κ΄€λ ¨μ‹œν‚΅λ‹ˆλ‹€.

μ΄λŸ¬ν•œ 경우, λ ˆλ…μŠ€ λ°˜μ‘μ„ λ‚˜νƒ€λ‚΄λŠ” 방정식은 검사에 μ˜ν•΄μ„œλ§Œ κ· ν˜•μ„ λ§žμΆ”λŠ” 것이 맀우 μ–΄λ €μšΈ 수 있으며 λ°˜λ°˜μ‘ λ°©λ²•μœΌλ‘œ μ•Œλ €μ§„ 체계적인 μ ‘κ·Ό 방식을 μ‚¬μš©ν•˜λŠ” 것이 도움이 λœλ‹€. 이 방법은 λ‹€μŒκ³Ό 같은 단계λ₯Ό ν¬ν•¨ν•©λ‹ˆλ‹€.

  1. 방정식을 ꡬ성 μš”μ†Œ 골격 μ‚°ν™” 및 κ°μ†Œ 반 λ°˜μ‘μœΌλ‘œ λΆ„ν• ν•©λ‹ˆλ‹€.
  2. O 및 H μ΄μ™Έμ˜ λͺ¨λ“  μš”μ†Œμ— λŒ€ν•΄ 각 반 λ°˜μ‘μ˜ κ· ν˜•μ„ μ‘°μ •ν•©λ‹ˆλ‹€.
  3. 방정식에 ν•„μš”μ— 따라 λ¬Ό λΆ„μžλ₯Ό μΆ”κ°€ν•˜μ—¬ O μ›μžμ— λŒ€ν•œ 각 반 λ°˜μ‘μ˜ κ· ν˜•μ„ μ‘°μ •ν•©λ‹ˆλ‹€.
  4. 방정식에 ν•„μš”ν•œ λŒ€λ‘œ μ–‘μ„±μžλ₯Ό μΆ”κ°€ν•˜μ—¬ H μ›μžμ— λŒ€ν•œ 각 반 λ°˜μ‘μ˜ κ· ν˜•μ„ μž‘μŠ΅λ‹ˆλ‹€.
  5. λ§ˆμ§€λ§‰μœΌλ‘œ ν•„μš”μ— 따라 μ „μžλ₯Ό μΆ”κ°€ν•˜μ—¬ μš”μ†Œμ˜ μ „ν•˜λ₯Ό κ· ν˜• μ‘°μ •ν•©λ‹ˆλ‹€.
  6. μ‚°ν™” λ°˜λ°˜μ‘μ—μ„œ μžƒμ–΄λ²„λ¦° μ „μžμ˜ 수λ₯Ό λ°˜λ°˜μ‘μœΌλ‘œ κ· λ“±ν™”ν•˜λŠ” 데 ν•„μš”ν•œ μ •μˆ˜μ— μ˜ν•œ λ°˜λ°˜μ‘μ„ κ³±ν•˜μ—¬ λ°˜λ°˜μ‘κ°μ†Œμ—μ„œ 얻은 μ „μžμ˜ μˆ˜μ— λŒ€ν•΄.
  7. 반 λ°˜μ‘μ„ λͺ¨λ‘ μΆ”κ°€ν•˜κ³  λ°©μ •μ‹μ˜ μ–‘μͺ½μ— 곡톡 쒅을 μ·¨μ†Œν•˜μ—¬ 더 λ‹¨μˆœν™”ν•˜μ‹­μ‹œμ˜€.
  8. λ°˜μ‘μ΄ μ•ŒμΉΌλ¦¬μ„± λ§€μ²΄μ—μ„œ λ°œμƒν•˜λŠ” 경우, OHμ΄μ˜¨μ„ μ–‘μ„±μžλ₯Ό μ€‘ν™”ν•˜κ³  λ‹¨μˆœν™”ν•˜κΈ° μœ„ν•΄ 7 λ‹¨κ³„μ—μ„œ 얻은 방정식에 μ΄μ˜¨μ„ μΆ”κ°€ν•˜κ³  λ‹¨μˆœν™”ν•˜μ‹­μ‹œμ˜€.
  9. 방정식을 ν™•μΈν•˜μ—¬ μ›μžμ˜ μš”κΈˆμ΄ κ· ν˜•μ„ 이루고 μžˆλŠ”μ§€ ν™•μΈν•©λ‹ˆλ‹€.

이 ν…μŠ€νŠΈλŠ” μ˜€ν”ˆ νƒμŠ€, ν™”ν•™ 2e, 제 17 μž₯μ—μ„œ 적응: μ†Œκ°œ, 그리고 μ˜€ν”ˆ νƒμŠ€, ν™”ν•™ 2e, μ„Ήμ…˜17.2: Redox ν™”ν•™μ˜ κ²€ν† .