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Chemistry 53

12. 방향족 친전자성 치환 반응

브로민화 반응 벤젠의 $\pi$전자는 루이스 염기로 작용할 수 있다. 우선, Br-Br + FeBr3 → Br+ -FeBr4 반응이 일어나 브롬분자를 편극되게 만든다. 이후 벤젠 고리와 반응하여 비방향족 탄소양이온 중간체를 형성하고, 3가지 공명구조를 갖는다.(느림) 남은 -FeBr4(염기)는 H+를 제거하여 HBr를 부산물로 내놓고, 다시 벤젠고리를 형성한다.(빠름) 친전자성 첨가반응에 비해 최종 생성물이 더 안정적이라 친전자성 치환 반응이 일어난다. 방향족 할로젠화 반응 플루오린은 반응성이 너무 커서 수득률이 매우 낮다. 염소의 경우 브로민과 동일하게 진행되고, 촉매는 FeCl3를 사용한다. 아이오딘은 그 자체로 고리에 대한 반응성이 없기에 산화제를 통해 양이온으로 만든다. 이후 과정은 동일하다. 방..

Chemistry/Organic 2023.10.14

11. 방향족 화합물에 대하여

유기화합물은 크게 방향족과 지방족으로 나뉜다. 둘은 전자 배치의 차이일 뿐, 지방족 화합물(에스테르 등)도 향이 날 수 있다. 일반적으로 방향족 탄화수소는 석탄에 많이 함유되어 있다. 방향족 화합물 명명법 널리 사용되는 몇가지 경우 비체계적인 이름을 허용한다. (toluene = methylbenzene, aniline = aminobenzene) 일치환 벤젠 유도체들은 모체로 -benzene을 사용하여 명명한다. 아렌으로 부르는 알킬-치환 벤젠 화합물들은 알킬기의 크기에 따라 2가지로 명명한다. 치환기가 6개 이하라면 알킬-치환 벤젠으로, 이상이라면 페닐-치환 알케인으로 명명한다. 지방족이 길어서 벤젠이 주가 아니게된 것이다. (벤젠은 phenyl 그룹에 속한다) (벤젠-CH2-는 benzyl 그룹이다..

Chemistry/Organic 2023.10.13

10. Conjugated Diene

이중결합과 단일결합이 교대로 있는 경우 전자는 비편재(conjugated)되었다고 한다. 반면 그렇지 않은 경우, nonconjugated이며 두 경우의 성질이 다르게 나타난다. 일반적으로 비편재된 분자는 높은 안정성을 가지며 가시광선을 흡수하여 색을 띤다. 이러한 비편재된 분자는 알켄의 제법(E1, E2, E1cB)으로 합성될 수 있다. 이론적 발열양에 비해 관측된 발열양이 낮은 것으로 보아, 비편재된 분자는 높은 안정성을 띤다. 이에 해당하는 단일 결합은 그렇지 않은 sp3에 비해 짧고, 강하게 연결되어 있다. sp2 오비탈의 겹침에 의해 형성된 결합이기 때문이다. 결과적으로 공명을 이룬다. Conjugated Diene의 친전자성 첨가반응 Markovnikov 법칙에 따르면 H가 많은 탄소에 수소이..

Chemistry/Organic 2023.10.13

11. Reaction Mechanisms

일반적으로 반응은 충돌을 기반으로 한다. 하지만 unimolecular reaction은 어떻게 일어나는 걸까? lindemann-Hinshelwood mechanism에 따르면 다음과 같다. 반응 분자 A와 다른 A분자가 충돌하여 에너지 면에서 들뜨거나 $A + A → A* + A$ $\frac{d[A*]}{dt} = k_{a}[A]^{2}$ 충돌하여 에너지를 잃거나 $A + A* → A + A$ $\frac{d[A*]}{dt} = -k_{a}' [A][A*]$ 들뜬 분자가 혼자 쪼개져 생성물을 만든다. $A* → P$ $\frac{d[A*]}{dt} = -k_{b}[A*]$ 위의 두 반응은 사실상 정반응과 역반응 관계이고 만약 1분자도 분해 반응이 매우 느려 RDS가 된다면, 전체 반응은 1차 반응이..

10. Elementary reaction

정말 드물지만 부딪혀서 바로 형성되는 반응을 특별히 Elementary reaction(소반응)이라고 부르며 바로 반응식을 세울 수 있고 이때는 상을 적지 않는다. 또한 반응차수를 바로 알아, 속도법칙도 바로 세울 수 있다. molecularity(반응 분자도)는 소반응을 함께 일으키는 분자수를 말한다. 1분자도 반응에서는 한 분자가 단독으로 쪼개지거나 새로운 배열을 형성한다. 2분자도 반응에서는 서로 충돌하여 다양한 변화를 일으킨다. 1분자도 소반응의 속도 법칙은 반응물에 관해 1차이고 A → P, $\frac{d[A]}{dt}=-k_{r}[A]$ 2분자도 소반응의 속도법칙은 2차다. A + B → P, $\frac{d[A]}{dt} = -k_{r}[A][B]$ 주의해야 할 것은 위의 경우처럼 속도법칙..

9. 화학 반응 속도에 관하여

반응 속도는 온도에 영향을 받기에 일반적으로 등온을 가정한다. 반응계의 부피가 일정하다고 가정했을 때 A + 2B → 3C + D에 대하여 $-\frac{d[A]}{dt} = -\frac{1}{2}\frac{d[B]}{dt}=\frac{1}{3}\frac{d[C]}{dt}=\frac{d[D]}{dt}$이다. 반응속도는 반응진척도를 통해 유도가 가능하다. $\xi = \frac{n_{J} - n_{J,0}}{\nu_{J}}$ 따라서 $\nu_{J}d\xi = dn_{J}$이므로 반응속도는 $v = \frac{1}{V}\frac{d\xi}{dt} = \frac{1}{\nu_{j}}\frac{d[J]}{dt}$가 된다. 이는 일정 부피계에서 일어나는 균일 반응에서 성립한다.불균일 반응의 경우 부피 대신 표면적..

8. 분자의 거동과 확산

1. 기체에서의 움직임 가장 쉽게 분자의 움직임을 해석하기 위해서 완전기체를 도입했었다. $pV = \frac{1}{3}nMv_{rms}^{2}$으로 기체식이 유도됐고 충돌빈도는 $z = \sigma v_{rel}\mathcal{N}$으로 정의된다. 여기서 $\sigma=\pi d^{2}$, $\mathcal{N} = N/V$, $v_{rel} = \sqrt{\frac{8kT}{\pi\mu}}$이다. 평균자유행로는 $\lambda = \frac{v_{rel}}{z}$로 정의되고 $\lambda = \frac{kT}{\sigma p}$로 온동와 압력에 영향을 받는다. 물질의 특성이 매체를 통해 운반되는 과정을 운반 성질이라고 하는데 일반적으로 운반 속도는 실험식을 통해 나타낸다. 예로, 확산, 열 전도, ..

3. 대칭과 군론

Symmetry elements 1) Plane (ex. 거울상) 2) Line (ex. 회전축, 반사회전축) 3) Point (ex. 반전) Symmetry Operations 1) identity (E) $\begin{vmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{vmatrix}$ 동등 조작은 분자에 아무런 변화를 일으키지 않는다. 2) Rotation (Cn) $\begin{vmatrix} \cos\theta & -\sin\theta & 0 \\ \sin\theta & \cos\theta & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{vmatrix}$ 회전 조작은 대칭축을 중심으로 360˚/n 돌리는 것을 뜻한다. 다양한 Cn 중 n이 가장 큰 것의 축이 주회전축..

Chemistry/InOrganic 2023.10.09
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