최종 상태가 초기 상태보다 에너지 규모가 낮으면 반응이 발열하고, 엔테로닉 반응의 경우는 그 반대라고 합니다. 반응이 주변으로 열을 방출하면 발열하고, 엔테로닉 반응의 경우는 반응이 주변의 열을 흡수한다고 합니다. 반응물이 활성화 에너지로 알려진 에너지 장벽을 넘지 않는 한 화학반응은 항상 불가능합니다. 화학반응의 속도는 볼츠만의 인구수에 의해 활성화 에너지 E와 관련이 있습니다. 𝑒−𝐸/𝑘𝑇{\displaystyle e^{-E/kT} – 분자가 주어진 온도 T에서 E 이상의 에너지를 가질 확률입니다. 이러한 온도에 대한 반응 속도의 지수적 의존성을 아레니우스 방정식이라고 합니다. 화학반응이 일어나는 데 필요한 활성화 에너지는 열, 빛, 전기 또는 기계적 힘의 형태일 수 있습니다. 엔트로피 고려를 포함하는 관련 개념 자유에너지는 화학열역학에서 반응의 타당성을 예측하고 화학반응의 평형상태를 결정하는 데 매우 유용한 수단입니다. 깁스 자유에너지의 전체 변화가 음수일 때만 반응이 가능합니다, Δ𝐺≤0 {\displaystyle \Delta G\leq 0\,}; 0이면 화학반응이 평형 상태에 있다고 합니다. 전자, 원자, 분자에 가능한 에너지 상태는 제한되어 있습니다. 이것들은 결합된 계의 에너지 양자화를 필요로 하는 양자역학의 규칙에 의해 결정됩니다. 더 높은 에너지 상태에 있는 원자/분자는 여기 되어 있다고 합니다. 여기 된 에너지 상태에 있는 물질의 분자/원자는 종종 훨씬 더 반응적입니다. 즉, 화학반응에 더 적합합니다. 물질의 상은 항상 주변의 에너지와 에너지에 의해 결정됩니다. 물질의 분자 간 힘이 주위의 에너지를 충분히 극복할 수 없을 정도로 크면, 물의 경우처럼 액체나 고체와 같이 더 질서 정연한 상으로 발생합니다. 분자가 수소 결합에 의해 결합되어 있기 때문에 상온의 액체입니다. 황화수소는 상온과 표준 압력의 기체인데 반해, 분자는 더 약한 쌍극자-쌍극자 상호작용에 의해 결합되어 있습니다. 한 물질에서 다른 물질로 에너지가 전달되는 것은 한 물질에서 방출되는 에너지 양자의 크기에 달려 있습니다. 그러나 한 물질에서 진동 에너지와 회전 에너지 준위를 담당하는 포논은 전자 에너지 전달에 사용되는 광자보다 훨씬 적은 에너지를 가지고 있기 때문에 열 에너지는 종종 거의 모든 물질에서 다른 물질로 더 쉽게 전달됩니다. 따라서 진동 에너지 준위와 회전 에너지 준위는 전자 에너지 준위보다 더 밀접한 간격을 가지고 있기 때문에 빛이나 다른 형태의 전자 에너지에 비해 물질 간에 열이 더 쉽게 전달됩니다. 예를 들어 자외선 전자기 복사는 열 에너지나 전기 에너지만큼 한 물질에서 다른 물질로 효과적으로 전달되지 않습니다. 서로 다른 화학 물질에 대한 특징적인 에너지 준위의 존재는 스펙트럼 선의 분석을 통해 식별하는 데 유용합니다. IR, 마이크로파, NMR, ESR 등과 같은 서로 다른 종류의 스펙트럼은 종종 화학 분광학에 사용됩니다. 분광학은 또한 별과 먼 은하와 같은 멀리 떨어진 물체의 복사 스펙트럼을 분석하여 구성을 식별하는 데 사용됩니다. 화학 에너지라는 용어는 화학반응을 통해 화학 물질이 변형되거나 다른 화학 물질을 변형시킬 수 있는 가능성을 나타내는 데 자주 사용됩니다. 리액션: 화학물질이 다른 물질과의 상호작용 또는 에너지와의 상호작용으로 변형되었을 때, 화학반응이 일어났다고 합니다. 따라서 화학반응은 어떤 물질이 혼합물이든 용액이든, 어떤 형태의 에너지에 노출되거나 또는 둘 다와 같은 다른 물질과 접촉할 때, 그 물질의 "반응"과 관련된 개념입니다. 그 결과 반응의 구성 요소 간의 에너지 교환은 물론, 설계된 용기, 종종 실험실 유리 제품일 수 있는 시스템 환경과의 에너지 교환이 발생합니다. 화학반응은 분자의 형성 또는 해리, 즉 분자가 떨어져 나가 두 개 이상의 분자를 형성하거나 분자 내 또는 분자 간에 원자의 재배열을 초래할 수 있습니다. 화학반응은 일반적으로 화학 결합의 형성 또는 파괴를 수반합니다. 일반적인 화학반응의 예로는 산화, 환원, 해리, 산-염기 중화 및 분자 재배열이 있습니다. 화학반응은 화학 방정식을 통해 상징적으로 묘사될 수 있습니다. 핵이 아닌 화학반응에서는 방정식의 양 옆에 있는 원자의 수와 종류가 같지만, 핵반응에서는 양성자와 중성자에 대해서만 성립합니다. 화학적 결합의 재구성이 화학반응 과정에서 일어날 수 있는 일련의 단계를 메커니즘이라고 합니다. 화학반응은 여러 단계에서 일어날 것으로 생각할 수 있으며, 각 단계는 다른 속도를 가질 수 있습니다. 따라서 반응 과정에서 가변적인 안정성을 가진 많은 반응 중간체를 생각할 수 있습니다. 반응 메커니즘은 반응의 동역학과 상대적 산물 혼합을 설명하기 위해 제안됩니다. 많은 물리 화학자들은 다양한 화학반응의 메커니즘을 탐구하고 제안하는 것을 전문으로 합니다. 우드워드-호프만 규칙과 같은 몇 가지 경험적 규칙은 화학반응 메커니즘을 제안할 때 종종 유용합니다. IUPAC 금서에 따르면, 화학반응은 "화학 종의 상호 전환을 초래하는 과정"입니다. 따라서, 화학반응은 기본 반응일 수도 있고, 단계적 반응일 수도 있습니다. 이 정의는 동형체의 상호 전환이 실험적으로 관찰 가능한 경우를 포함한다는 점에서 추가적인 주의를 기울입니다. 이러한 검출 가능한 화학반응은 일반적으로 이 정의에 의해 표시되는 바와 같이 분자 실체의 집합을 포함하지만, 종종 단일 분자 실체와 관련된 변화(즉, '미시 화학 사건')에도 이 용어를 사용하는 것이 개념적으로 편리합니다. 이온과 염: 이온은 하나 또는 그 이상의 전자를 잃거나 얻은 하전 된 종, 원자 또는 분자입니다. 원자가 전자를 잃어서 전자보다 양성자가 더 많을 때, 원자는 양전하를 띤 이온 또는 양이온입니다. 원자가 전자를 얻어서 양성자보다 전자가 더 많을 때, 원자는 음전하를 띤 이온 또는 음이온입니다. 양이온과 음이온은 염화나트륨 또는 NaCl을 형성하는 Na+ 및 Cl- 이온과 같은 중성 염의 결정질 격자를 형성할 수 있습니다. 산-염기 반응에서 분열되지 않는 다원자 이온의 예로는 수산화물(OH-)과 인산염(PO43-)이 있습니다. 플라스마는 일반적으로 고온을 통해 완전히 이온화된 기체 물질로 구성됩니다. 산도와 염기성: 물질은 흔히 산과 염기로 구분됩니다. 산-염기의 거동을 설명하는 여러 가지 이론이 있습니다. 가장 간단한 것은 아레니우스 이론으로, 산은 물에 녹으면 하이드로늄 이온을 생성하는 물질이고, 염기는 물에 녹으면 하이드록사이드 이온을 생성하는 물질입니다. 브뢴스테드-로우리 산-염기 이론에 따르면, 산은 화학반응에서 양의 수소 이온을 다른 물질에 기부하는 물질이고, 더 나아가 염기는 그 수소 이온을 받는 물질입니다. 세 번째 일반적인 이론은 루이스 산-염기 이론으로, 새로운 화학 결합의 형성을 기반으로 합니다. 루이스 이론은 산이 결합을 형성하는 과정에서 다른 물질로부터 한 쌍의 전자를 받아들일 수 있는 물질인 반면, 염기는 한 쌍의 전자를 제공하여 새로운 결합을 형성할 수 있는 물질이라고 설명합니다. 이 개념의 역사에서 알 수 있듯이 물질을 산 또는 염기로 분류하는 방법은 여러 가지가 있습니다.
카테고리 없음