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Subjects · ⁨과목⁩

IGCSE Chemistry · ⁨IGCSE 화학⁩

Tips · ⁨팁⁩

IGCSE 화학 (0620)은 물질의 상태와 원자 구조부터 시작하여 화학양론(stoichiometry), 전기화학, 열역학, 반응 속도, 산과 염기, 주기율표, 금속, 환경 화학 및 유기 화학을 거쳐 실험 기술 및 분석으로 끝납니다.

화학양론은 성적을 결정합니다. 자체 질문에서 나타나며 다시 전기화학, 열역학 및 반응 속도 내부에서 나오므로, 몰(mole)에 쏟은 시간은 여러 번의 보상을 얻습니다.

다른 신뢰할 수 없는 점수 상실 요인은 방정식입니다: 평형이 맞지 않거나, 상태 기호(state symbols)가 누락되었거나, 이온 방정식을 전체로 쓴 경우입니다. 시험지는 6가지 컴포넌트로 이루어져 있으며 코어(Core)와 Extended로 나뉩니다. 복습하기 전에 자신이 응시하는 것을 확인하십시오.

  • 1

    States of matter · ⁨물질의 상태⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    1.1

    The three states of matter · ⁨물질의 세 가지 상태⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State the distinguishing properties of solids, liquids and gases
    2 Describe the structures of solids, liquids and gases in terms of particle separation, arrangement and motion
    3 Describe changes of state in terms of melting, boiling, evaporating, freezing and condensing 5 Explain changes of state in terms of kinetic particle theory, including the interpretation of heating and cooling curves
    4 Describe the effects of temperature and pressure on the volume of a gas 6 Explain, in terms of kinetic particle theory, the effects of temperature and pressure on the volume of a gas
    한국어
    핵심 보충
    1 고체, 액체 및 기체의 구별되는 성질을 서술하라
    2 입자의 간격, 배열 및 운동 관점에서 고체, 액체 및 기체의 구조를 서술하라
    3 융해, 끓임, 증발, 응고 및 응축을 통해 상태 변화를 서술하라 5 운동론적 입자 이론에 의한 상태 변화를 설명하고, 가열 및 냉각 곡선을 해석하라
    4 온도와 압력이 기체의 부피에 미치는 영향을 서술하라 6 운동론적 입자 이론에 의해 온도와 압력이 기체의 부피에 미치는 영향을 설명하라

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English
    Solid, liquid, gas: particle motion

    Everything around you is made of tiny particles 粒子 — these can be atoms 原子, molecules 分子, or ions 离子. The kinetic particle theory 粒子动理论 says these particles are always moving. How close the particles are, how they are arranged, and how they move decides whether matter is a solid 固体, a liquid 液体, or a gas 气体.

    Properties you can observe

    You do not need a microscope to tell the three states apart. They behave in different ways:

    • A solid has a fixed shape and a fixed volume 体积. It does not flow and you cannot compress 压缩 it (squeeze it smaller).
    • A liquid has a fixed volume but no fixed shape. It flows and takes the shape of its container. It is almost impossible to compress.
    • A gas has no fixed shape and no fixed volume. It flows and spreads out to fill the whole container. A gas is easy to compress.

    The table below sums up these properties. Density 密度 means how much mass 质量 is packed into a given volume.

    Property Solid Liquid Gas
    Shape fixed takes the shape of the container fills the whole container
    Volume fixed fixed fills the whole container
    Can it be compressed? no almost none yes, easily
    Does it flow? no yes yes
    Density high high low

    The particle picture

    The kinetic particle theory explains these properties by looking at three things: the separation 间距 of the particles (how far apart they are), their arrangement 排列 (the pattern), and their motion 运动 (how they move).

    Solid Liquid Gas
    Separation touching, very close close together far apart
    Arrangement regular 规则 pattern random, no pattern random, no pattern
    Motion vibrate 振动 about fixed positions move and slide past each other move quickly in all directions

    Strong forces of attraction 引力 hold the particles together. In a solid these forces are strong enough to hold every particle in place, so a solid keeps its shape. In a liquid the forces are weaker, so particles can move around. In a gas the particles move so fast that the forces hardly act at all, so the gas spreads out.

    한국어
    고체, 액체, 기체: 입자 운동

    주변의 모든 것은 미세한 **입자(particles)**로 이루어져 있습니다. 이 입자는 원자(atoms), 분자(molecules), 또는 **이온(ions)**일 수 있습니다. **운동 입자 이론(kinetic particle theory)**은 이러한 입자가 항상 움직이고 있다고 말합니다. 입자들이 얼마나 밀집해 있는지, 어떻게 배열되어 있는지, 그리고 어떻게 움직이는지가 물질을 고체(solid), 액체(liquid), 혹은 **기체(gas)**로 구분하는 요인이 됩니다.

    관찰 가능한 성질

    세 가지 상태를 구분하기 위해 현미경이 필요하지 않습니다. 이들은 서로 다른 방식으로 거동합니다:

    • 고체는 고정된 형태와 고정된 **부피(volume)**를 가집니다. 흐르지 않으며, **압축(compress)**할 수 없습니다(작게 누를 수 없음).
    • 액체는 고정된 부피는 있으나 고정된 형태가 없습니다. 흐르며 용기의 모양을 따릅니다. 압축하는 것이 거의 불가능합니다.
    • 기체는 고정된 형태와 고정된 부피가 없습니다. 흐르며 퍼져 나간 뒤 용기 전체를 채웁니다. 기체는 쉽게 압축됩니다.

    아래 표는 이러한 성질들을 요약한 것입니다. **밀도(density)**란 주어진 부피 내에 **질량(mass)**이 얼마나 밀집해 있는지를 의미합니다.

    성질 고체 액체 기체
    형태 고정됨 용기의 형태를 따름 용기 전체를 채움
    부피 고정됨 고정됨 용기 전체를 채움
    압축 가능 여부 아니오 거의 없음 네, 쉽게
    흐름 아니오 네 네
    밀도 높음 높음 낮음

    입자의 그림

    운동 입자 이론은 세 가지 요소를 통해 이러한 성질을 설명합니다: 입자들의 격리(separation) (서로 얼마나 떨어져 있는지), 배열(arrangement) (패턴), 그리고 운동(motion) (어떻게 움직이는지).

    고체 액체 기체
    격리 닿아 있음, 매우 가까움 서로 가까움 멀리 떨어짐
    배열 규칙적(regular) 패턴 무작위, 패턴 없음 무작위, 패턴 없음
    운동 고정된 위치에서 진동(vibrate) 서로 이동하며 미끄러짐 모든 방향으로 빠르게 이동

    강한 **인력(strong forces of attraction)**이 입자들을 함께 유지합니다. 고체에서는 이 인력이 강력하여 각 입자를 제자리에 고정시키므로 고체의 형태를 유지합니다. 액체에서는 인력이 약하여 입자들이 이동할 수 있습니다. 기체에서는 입자가 너무 빠르게 움직여 인력이 거의 작용하지 않으므로 기체가 퍼져 나갑니다.

    고체, 액체, 기체의 입자 도식: 고체는 규칙적으로-packed된 격자이며, 액체는 가까이 있으나 무작위이고, 기체는 희박하게 퍼져 있음
    고체에서는 입자가 밀집되고 규칙적이며, 액체에서는 가까이 있고 무작위이며, 기체에서는 멀리 떨어져 있음
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    States of matter · ⁨물질의 상태⁩

    Heat the box and watch the particles break free: a vibrating solid melts to a flowing liquid, then spreads out as a gas. Same particles — just more energy. · ⁨상자를 가열하여 입자가 풀려나가는 과정을 관찰하십시오: 진동하는 고체가 녹아 흐르는 액체가 되고, 다시 기체로 퍼져 나갑니다. 같은 입자이지만 에너지가 더 많습니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    particles/ˈpɑːtɪklz/ 입자
    atoms/ˈætəmz/ 원자
    molecules/ˈmɒlɪkjuːlz/ 분자
    ions/ˈaɪɒnz/ 이온
    kinetic particle theory/kɪˈnetɪk ˈpɑːtɪkl ˈθɪəri/ 운동 입자 이론
    solid/ˈsɒlɪd/ 고체
    liquid/ˈlɪkwɪd/ 액체
    gas/ɡæs/ 기체
    volume/ˈvɒljuːm/ 부피
    compress/kəmˈpres/ 압축하다
    density/ˈdensɪti/ 밀도
    mass/mæs/ 질량
    separation/ˌsepəˈreɪʃn/ 분리
    arrangement/əˈreɪndʒmənt/ 배치
    motion/ˈməʊʃn/ 운동 motion
    regular/ˈreɡjʊlə/ 규칙적
    vibrate/vaɪˈbreɪt/ 진동하다
    forces of attraction/ˈfɔːsɪz ɒv əˈtrækʃn/ 인력
    rate/reɪt/ 비율
    ammonia/æˈməʊnɪə/ 암모니아
    hydrogen chloride/ˈhaɪdrədʒn ˈklɔːraɪd/ 염화수소
    ammonium chloride/æˈməʊnɪəm ˈklɔːraɪd/ 암모늄 염화물
    1.1

    Changes of state · ⁨상 변화⁩

    English

    When you heat or cool a substance, it can change from one state to another. You must know the name of each change.

    Change What happens Name
    solid → liquid melting 熔化 melting
    liquid → solid freezing 凝固 freezing
    liquid → gas (at the surface, below the boiling point) evaporating 蒸发 evaporation
    liquid → gas (all through the liquid) boiling 沸腾 boiling
    gas → liquid condensing 凝结 condensation

    A pure solid melts at one fixed temperature, the melting point 熔点. A pure liquid boils at one fixed temperature, the boiling point 沸点. The same substance freezes at its melting point and condenses at its boiling point.

    A few substances change straight from solid to gas without melting first. This is called sublimation 升华. In the photo below, warmed solid iodine in a beaker turns directly into a purple gas; the gas then cools on the round flask of ice above and turns back into a solid.

    Explaining changes of state with the particle theory

    Each change of state is really a change in the energy 能量 of the particles.

    • When you heat a solid, the particles gain energy and vibrate faster. At the melting point the particles have enough energy to break away from their fixed places and slide around — the solid melts.
    • When you heat a liquid, the particles move faster. At the boiling point they have enough energy to fully escape the forces of attraction and become a gas.
    • Cooling does the opposite. The particles lose energy, move more slowly, and the forces of attraction pull them back together.

    During a change of state the energy goes into breaking the forces of attraction, not into making the particles move faster. This is why the temperature stays the same while a substance is melting or boiling.

    Heating and cooling curves

    A heating curve 加热曲线 is a graph of temperature against time as you heat a substance steadily. A cooling curve 冷却曲线 is the same graph as the substance cools.

    On a heating curve there are two flat (level) parts:

    • The first flat part is at the melting point. Here solid and liquid are both present. The heat energy breaks the forces holding the solid together, so the temperature does not rise.
    • The second flat part is at the boiling point. Here liquid and gas are both present, and the temperature again stays constant.

    A cooling curve is the reverse. It has a flat part at the boiling point (the gas condenses) and a flat part at the melting point (the liquid freezes). As the particles slow down, thermal energy 热能 is released to the surroundings.

    한국어
    유리잔 속 얼음 녹는 모습
    얼음이 물로 녹는 것: 고체가 따뜻해지면서 일어나는 상 변화입니다.

    물질을 가열하거나 냉각하면 하나의 상태에서 다른 상태로 바뀔 수 있습니다. 각 변화의 이름을 알고 있어야 합니다.

    변화 发生了什么 이름
    고체 → 액체 녹음(melting) 녹음
    액체 → 고체 응고(freezing) 응고
    액체 → 기체(표면에서, 끓는점 이하) 증발(evaporating) 증발
    액체 → 기체(액체 전체를 통해) 끓임(boiling) 끓임
    기체 → 액체 응축(condensing) 응축

    순수한 고체는 단일 고정된 온도인 **융점(melting point)**에서 녹습니다. 순수한 액체는 단일 고정된 온도인 **끓는점(boiling point)**에서 끓습니다. 같은 물질은 융점에서 응고하며, 끓는점에서 응축합니다.

    화살표로 연결된 고체, 액체, 기체: 녹음과 끓림은 한 방향, 응고와 응축은 반대 방향
    가열: 고체 → 액체 → 기체; 냉각은 각 변화를 역으로 함

    약간의 물질들은 먼저 녹지 않고 고체에서 바로 기체로 변합니다. 이를 **승화(sublimation)**라고 합니다. 아래 사진처럼 유리병 속 가열된 고체요오드가 직접 보라색 기체로 변하고, 위쪽의 얼음entered 원형 플라스크에서 기체가 식으면서 다시 고체로 돌아옵니다.

    hotplate 위의 고체 요오드 유리병에 밝은 보라색 요오드 기채가 차 있으며, 그 위에 고체로 변하는 기체를 담근 얼음 플라스크가 놓여 있음
    가열된 고체 요오드가 바로 보라색 기체로 변함(승화)
    직접 기체로 변하면서 두꺼운 흰 안개를 내뿜는 드라이 아이스 덩어리
    일상적인 예시: 드라이 아이스는 고체 탄산가스이며, 역시 승화합니다 — 물 자국도 남기지 않습니다

    입자 이론을 통한 상 변화 설명

    각 상 변화는 실은 입자의 에너지(energy) 변화입니다.

    • 고체를 가열하면 입자가 에너지를 얻어 진동(vibrate) 속도가 빨라집니다. 융점에 도달하면 입자가 고정된 자리에서 벗어나 이동할 수 있을 만큼 충분한 에너지를 갖게 되어 — 고체가 녹습니다.
    • 액체를 가열하면 입자가 더 빠르게 움직입니다. 끓는점에 도달하면 입자는 인력에 완전히挣脱(逃脱)할 수 있는 충분한 에너지를 얻어 기체가 됩니다.
    • 냉각은 그 반대의 일을 합니다. 입자가 에너지를 잃고 느려지며, 인력이 다시 입자들을 모아 묶습니다.

    상 변화 동안 에너지는 입자를 더 빠르게 움직이게 하는 데 쓰이지 않고, 인력을 끊는 데 사용됩니다. 이것이 물질이 녹거나 끓는 동안 온도가 일정하게 유지되는 이유입니다.

    가열 및 냉각 곡선

    **가열 곡선(heating curve)**은 물질을 일정하게 가열할 때 온도를 시간에 대해 그래프로 나타낸 것입니다. **냉각 곡선(cooling curve)**은的物质이 냉각될 때의 동일한 그래프입니다.

    가열 곡선에는 두 개의 평평한(수평) 부분이 있습니다:

    • 첫 번째 수평 구간은 융점입니다. 여기서 고체와 액체가 공존합니다. 열에너지가 고체를 유지하는 결합력을 끊어내므로 온도는 상승하지 않습니다.
    • 두 번째 수평 구간은 비점입니다. 여기서 액체와 기체가 공존하며, 온도 역시 일정하게 유지됩니다.

    냉각 곡선은 그 반대의 형태를 띱니다. 비점에서 수평 구간이 있으며(기체가 응축됨), 융점에서도 수평 구간이 있습니다(액체가 동결됨). 입자의 운동 속도가 느려지면서 열에너지가 주변으로 방출됩니다.

    온도에 대한 시간의 가열 곡선: 융점에서 상승 후 수평, 비점에서 다시 상승 후 수평, 이후 다시 상승
    융점과 비점에서 온도는 일정하며, 이 과정에서 인력이 끊어집니다
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Heating a substance through its states · ⁨物质의 상태를 거슬러 가열하기⁩

    Step up the temperature. Adding heat gives the particles more energy until they break free — and the temperature pauses at each change of state while the energy does that work. · ⁨온도를 높여보십시오. 열을 추가하면 입자에 더 많은 에너지를 주어 입자가 풀려나게 하며, 에너지가 이 일을 하는 동안 각 상태 변화 시 온도가 멈춥니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    melting/ˈmeltɪŋ/ 녹음
    freezing/ˈfriːzɪŋ/ 응고
    evaporating/ɪˈvæpəreɪtɪŋ/ 증발
    boiling/ˈbɔɪlɪŋ/ 끓는
    condensing/kənˈdensɪŋ/ 응결
    melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ 융점
    boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ 비점
    sublimation/ˌsʌblɪˈmeɪʃn/ 승화
    energy/ˈenədʒi/ 에너지
    heating curve/ˈhiːtɪŋ kɜːv/ 가열 곡선
    cooling curve/ˈkuːlɪŋ kɜːv/ 냉각 곡선
    thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ 열에너지
    1.1

    Gases: temperature, pressure and volume · ⁨기체: 온도, 압력 및 부피⁩

    English

    A gas pushes on the walls of its container. This push, spread over the area of the wall, is the pressure 压强 of the gas. Pressure comes from the gas particles hitting the walls.

    Effect of temperature

    If you heat a fixed mass of gas while keeping the pressure the same, its volume increases.

    Using the particle theory: heating gives the particles more kinetic energy 动能, so they move faster. They hit the walls harder and more often. To keep the pressure the same, the gas must take up more space, so the volume gets bigger.

    If instead the volume is fixed (a sealed, rigid container), heating the gas makes the pressure rise, because the faster particles collide 碰撞 with the walls harder and more often.

    Effect of pressure

    If you increase the pressure on a fixed mass of gas while keeping the temperature the same, its volume decreases. Squeezing the gas into a smaller space means the particles hit the walls more often, which is what a higher pressure means.

    한국어

    기체는 용기의 벽에 힘을 가합니다. 이 힘은 벽 전체 면적에 분포되어 압력을 형성합니다. 압력은 기체 입자가 벽에 충돌함으로써 발생합니다.

    온도의 영향

    압력을 일정하게 유지하면서 일정한 질량의 기체에 열을 가하면 부피가 증가합니다.

    가열된 기체: 일정 압력에서 더 빠른 입자가 더 많은 공간을 차지함
    가열된 기체: 입자가 빨라져 퍼져 나가며 더 많은 공간을 차지함

    입자설을 적용하면: 가열로 인해 입자에 더 많은 운동 에너지가 주어져 더 빠르게 움직입니다. 이는 벽에 더 세게, 더 자주 충돌함을 의미합니다. 압력을 일정하게 유지하려면 기체가 더 많은 공간을 차지해야 하므로 부피는 커집니다.

    반면 부피가 고정된 경우(밀폐된 강성 용기)에는 가열로 인해 입자가 더 빠르며 벽에 더 세게, 더 자주 충돌하므로 압력이 상승합니다.

    압력의 영향

    온도를 일정하게 유지하면서 일정한 질량의 기체에 압력을 가하면 부피가 감소합니다. 기체를 더 작은 공간으로 압축하면 입자가 벽에 더 자주 충돌하게 되는데, 이것이 더 높은 압력을 의미합니다.

    같은 온도에서 기체를 더 작은 부피로 압축하면 입자가 밀집하여 벽에 더 자주 충돌하고, 이는 높은 압력을 나타냅니다
    기체를 더 작은 부피로 압축하면 입자가 벽에 더 자주 충돌하므로 압력이 상승합니다
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Gases, pressure & volume · ⁨기체, 압력 & 부피⁩

    p = k / V

    Squeeze the volume and the pressure rises (Boyle's law). · ⁨부피를 줄이면 압력이 상승합니다 (보일의 법칙).⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    pressure/ˈpreʃə/ 압력
    kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ 운동 에너지Unless kinetic energy.
    collide/kəˈlaɪd/ 충돌하다
    1.2

    Diffusion · ⁨확산(Diffusion)⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe and explain diffusion in terms of kinetic particle theory 2 Describe and explain the effect of relative molecular mass on the rate of diffusion of gases
    한국어
    핵심 보충
    1 운동론적 입자 이론에 의해 확산을 서술하고 설명하라 2 ** 상대 분자 질량**이 기체의 확산 속도에 미치는 영향을 서술하고 설명하라

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English
    Diffusion: random motion, one-way flow

    Diffusion 扩散 is the spreading of particles from a region where they are crowded to a region where they are spread out — that is, from high concentration 浓度 to low concentration. It happens because particles are always moving in random directions.

    Diffusion explains why you can smell food from across a room: the smell particles move and mix with the air until they reach your nose. Diffusion happens in gases and in liquids, but not in solids, because solid particles cannot move from place to place.

    Rate of diffusion and molecular mass

    Lighter gas particles move faster than heavier ones at the same temperature. So a gas with a smaller relative molecular mass 相对分子质量 (a smaller mass for each molecule) has a faster rate 速率 of diffusion.

    A classic experiment shows this. Cotton wool soaked in ammonia 氨气 ($\text{NH}_3$) is put at one end of a long glass tube. Cotton wool soaked in hydrogen chloride 氯化氢 ($\text{HCl}$) is put at the other end. Both gases diffuse along the tube and meet to form a white ring of ammonium chloride 氯化铵 ($\text{NH}_4\text{Cl}$).

    $$\text{NH}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl}$$

    Ammonia has $M_r = 17$ and hydrogen chloride has $M_r = 36.5$. Ammonia is lighter, so it diffuses faster and travels further along the tube. The white ring forms nearer the hydrogen chloride end.

    Worked example. Bromine ($M_r = 160$) and ammonia ($M_r = 17$) are released at the same moment from opposite ends of a long tube. Which travels further before they meet? Compare the relative molecular masses. Ammonia's $M_r$ is far smaller, so its molecules move faster at the same temperature and it diffuses more quickly. Ammonia therefore travels the greater distance, and the two gases meet nearer the bromine end. The rule is always "lighter means faster" - argue from $M_r$, never from how big the formula looks on paper.

    한국어
    확산: 무작위 운동, 일방 흐름

    확산은 입자가 밀집된 영역에서 흩어진 영역으로 퍼지는 현상 — 즉, 높은 농도에서 낮은 농도로 이동하는 것입니다. 입자가 항상 무작위 방향으로 움직이기 때문에 발생합니다.

    한쪽이 밀집된 입자가 시간이 지나면서 상자로 퍼지며 높은 농도에서 낮은 농도로 이동함
    입자는 농도가 균일해질 때까지 높은 농도에서 낮은 농도로 확산됩니다

    확산은 방 안의 다른 쪽에서 음식 냄새를 맡을 수 있는 이유를 설명해 줍니다. 냄새 입자가 공기 중으로 이동하고 섞여 코까지 도달하기 때문입니다. 확산은 기체와 액체에서는 일어나지만 고체에서는 일어나지 않는데, 고체 입자는 위치를 바꿀 수 없기 때문입니다.

    확산 속도와 분자량

    같은 온도에서 가벼운 기체 입자는 무거운 입자보다 더 빠르게 움직입니다. 따라서 각 분자의 질량이 더 작은 분자량(더 작은 분자당 질량)을 가진 기체는 더 빠른 확산 속도를 보입니다.

    고전적인 실험에서 이를 확인할 수 있습니다. 암모니아($\text{NH}_3$)에 적신 면화 뭉치를 긴 유리관의 한쪽에 배치합니다. 염화수소($\text{HCl}$)에 적신 면화 뭉치를 다른 쪽에 배치합니다. 두 기체가 관을 따라 확산하여 만나 암모늄 염化物($\text{NH}_4\text{Cl}$)의 흰색 고리(백색 고리)를 형성합니다.

    $$\text{NH}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl}$$

    암모니아는 $M_r = 17$이고 염화수소는 $M_r = 36.5$입니다. 암모니아가 더 가벼워 확산 속도가 빠르고 관을 더 멀리 이동합니다. 흰색 고리는 염화수소 쪽 끝에 더 가깝게 형성됩니다.

    긴 유리관에서 왼쪽에서 암모니아가, 오른쪽에서 염화수소가 확산되어相遇하여 흰색 고리가 염화수소 쪽 끝에 더 가깝게 형성됨
    암모니아($M_r=17$)는 더 가벼워 확산 속도가 빠르고 더 멀리 이동하며, 흰색 고리는 HCl 쪽 끝에 더 가깝게 형성됩니다

    풀이 예제. 브롬($M_r = 160$)과 암모니아($M_r = 17$)가 긴 튜브의 양 끝에서 동시에 방출됩니다. 두 기체가 만나는 지점까지 어느 것이 더 멀리 이동합니까? 분자량을 비교하십시오. 암모니아의 $M_r$이 훨씬 작으므로 같은 온도에서 분자가 더 빠르게 움직이며 확산 속도가 빠릅니다. 따라서 암모니아가 더 긴 거리를 이동하고, 두 기체는 브롬 쪽 끝에 더 가깝게 만납니다. 규칙은 항상 "가볍다는 것은 빠르다"이며, $M_r$에서 논理적으로 arguing해야 하며, 표면에 보이는 식의 크기만으로 추측해서는 안 됩니다.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Diffusion · ⁨확산⁩

    Release the cloud and the particles spread on their own from the crowded corner until they fill the box evenly — diffusion, sped up by heat. · ⁨구름을 방출하면 입자가 몰린 모서리에서 스스로 퍼져 상자가 균일하게 채워집니다 — 이는 열에 의해 가속화된 확산입니다.⁩

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Diffusion · ⁨확산⁩

    Set the concentration on each side. Particles spread from high to low concentration until evenly mixed. · ⁨양측의 농도를 설정하십시오. 입자는 높은 곳에서 낮은 곳으로 농도 차이를 줄여 고르게 섞일 때까지 퍼집니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    diffusion/dɪˈfjuːʒn/ 확산
    concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ 농도
    relative molecular mass/ˈrelətɪv məˈlekjʊlə mæs/ 상대 분자 질량
    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    1.2

    Exam tips · ⁨시험 팁⁩

    English
    • During melting and boiling the temperature stays constant (the flat parts of a heating curve), because the energy breaks the forces between particles instead of making them move faster.
    • Evaporation happens only at the surface and at any temperature; boiling happens throughout the liquid at one fixed temperature.
    • Explain gas behaviour with the particle theory: heating a gas at fixed volume raises the pressure because the particles hit the walls harder and more often — the particles themselves do not get bigger.
    • Diffusion is faster for lighter particles (smaller $M_r$) and cannot happen in solids. In the ammonia/hydrogen chloride tube the lighter ammonia travels further, so the white ring forms nearer the HCl end.
    한국어
    • 융해 및 끓임 동안 온도는 일정합니다(가열 곡선의 수평 구간). 이는 에너지가 입자의 운동을 가속시키는 대신 입자 사이의 결합력을 끊어내기 때문입니다.
    • 증발은 표면에서만 발생하며 모든 온도에서 일어날 수 있습니다. 반면 끓임은 특정 고정된 온도에서 액체 전체에서 발생합니다.
    • 입자 이론으로 기체의 거동을 설명하십시오: 일정한 부피에서 기체를 가열하면 압력이 상승하는데, 이는 입자가 벽에 더 강하고 자주 부딪히기 때문입니다. 단, 입자 자체의 크기는变大하지 않습니다.
    • 확산은 가벼운 입자(작은 $M_r$)일수록 빠르며, 고체에서는 일어나지 않습니다. 암모니아/염화수소 튜브 실험에서 가벼운 암모니아가 더 멀리 이동하므로, 흰 고리(HCl)는 염화수소 쪽에 더 가깝게 형성됩니다.
  • 2

    Atoms, elements and compounds · ⁨원자, 원소 및 화합물⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    2.1

    Elements, compounds and mixtures · ⁨원소, 화합물 및 혼합물⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the differences between elements, compounds and mixtures
    한국어
    핵심 보충
    1 원소, 합성물 및 혼합물 간의 차이를 서술하시오

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    All substances are made from about 100 simple building blocks. Knowing how they are joined lets you sort every substance into one of three groups.

    • An element 元素 is a substance made of only one type of atom 原子. You cannot break it into anything simpler by a chemical reaction. Examples: copper, oxygen, carbon.
    • A compound 化合物 is two or more elements chemically joined (bonded) together. The atoms are joined in a fixed ratio. Examples: water, carbon dioxide. A compound has different properties from the elements in it.
    • A mixture 混合物 is two or more substances that are just mixed, not chemically joined. The parts keep their own properties and can be separated by physical methods. Example: air.

    The key difference: in a compound the elements are bonded and can only be separated by chemical reactions; in a mixture they are not bonded and are easy to separate.

    한국어
    순수한 바나듐 결정 막대 및 큐브
    순수한 원소(바나듐): 원소는 가장 간단한 물질입니다.

    모든 물질은 약 100가지의 기본 구성 요소로 이루어져 있습니다. 이들이 어떻게 결합되어 있는지 알면 모든 물질을 세 가지 그룹 중 하나에 분류할 수 있습니다.

    • 원소는 오직 하나의 종류만 있는 원자로 이루어진 물질입니다. 화학 반응으로는 더 단순한 것으로 분해할 수 없습니다. 예: 구리, 산소, 탄소.
    • 합성물은 두 개 이상의 원소가 화학적으로 결합(결속)된 것입니다. 원자는 고정된 비율로 결합되어 있습니다. 예: 물, 이산화탄소. 합성물은 constituent인 원소들과 다른 성질을 가집니다.
    • 혼합물은 두 개 이상의 물질이 단순히 섞여 있을 뿐, 화학적으로 결합되지 않은 것입니다. 각 성분은 자신의 성질을 유지하며 물리적 방법으로 분리될 수 있습니다. 예: 공기.

    핵심 차이: 합성물에서는 원소들이 결합되어 있어 화학 반응으로만 분리할 수 있지만, 혼합물에서는 결합되어 있지 않아 쉽게 분리됩니다.

    입자의 세 상자를 보여줌: 하나의 원자 유형을 가진 원소, 고정된 비율로 결합된 두 원자 유형의 합성물, 그리고 결합되지 않은 원자들의 혼합물
    원소는 한种类的原子; 화합물은 고정 비율로 다른 원자가 결합; 혼합물은 결합되지 않음
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Elements, compounds and mixtures lab · ⁨원소, 화합물 및 혼합물 실험실⁩

    Classify everyday particle examples by composition. · ⁨일상적인 입자 예들을 구성에 따라 분류하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    element/ˈelɪmənt/ 원소
    compound/ˈkɒmpaʊnd/ 화합물
    mixture/ˈmɪkstʃə/ 혼합물
    nucleus/ˈnjuːklɪəs/ 핵
    electrons/ɪˈlektrɒnz/ 전자
    2.2

    Atomic structure · ⁨원자 구조⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the structure of the atom as a central nucleus containing neutrons and protons surrounded by electrons in shells
    2 State the relative charges and relative masses of a proton, a neutron and an electron
    3 Define proton number/atomic number as the number of protons in the nucleus of an atom
    4 Define mass number/nucleon number as the total number of protons and neutrons in the nucleus of an atom
    5 Determine the electronic configuration of elements and their ions with proton number 1 to 20, e.g. 2,8,3
    6 State that: (a) Group VIII noble gases have a full outer electron shell (b) the number of outer shell electrons is equal to the group number in Groups I to VII (c) the number of occupied electron shells is equal to the period number
    한국어
    핵심 보충
    1 원자의 구조를 중심 핵이 중성자와 양성자를 포함하고 있으며 껍질 내 전자에 둘러싸여 있는 것으로 서술하시오
    2 양성자, 중성자, 전자의 상대 전하 및 상대 질량을 서술하시오
    3 원자 번호/핵전수를 원자 핵 내 양성자의 수로 정의하시오
    4 질량 번호/핵자 수를 원자 핵 내 양성자와 중성자의 총수로 정의하시오
    5 원자 번호 1부터 20까지인 원소 및 이온의 전자 배위를 결정하시오. 예: 2,8,3
    6 다음을 서술하시오: (a) VIII족 비활성 기체는 외부 전자 껍질이 완전함 (b) I~VII족에서 외부 껍질의 전자 수는 족 번호와 같음 (c) 전자 껍질이 채워진 껍질의 수는 주기 번호와 같음

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Inside the atom

    Every atom has a small, dense centre called the nucleus 原子核. Around it, electrons 电子 move in shells 电子层 (energy levels). The nucleus contains two kinds of particle: protons 质子 and neutrons 中子.

    Each particle has a relative mass and a relative charge 电荷. You must learn these values:

    Particle Relative mass Relative charge
    proton 1 $+1$
    neutron 1 $0$
    electron $\frac{1}{1840}$ (almost 0) $-1$

    An atom has no overall charge because it has equal numbers of protons ($+1$ each) and electrons ($-1$ each).

    Proton number and mass number

    Two numbers describe an atom:

    • The proton number 质子数 (also called the atomic number 原子序数) is the number of protons in the nucleus. It tells you which element the atom is.
    • The mass number 质量数 (also called the nucleon number 核子数) is the total number of protons and neutrons in the nucleus.

    So the number of neutrons $=$ mass number $-$ proton number.

    Electronic configuration

    The electrons fill the shells from the inside out. The first shell holds up to 2 electrons; the next shells hold up to 8 each (for the first 20 elements). The electronic configuration 电子排布 lists how many electrons are in each shell, starting from the inside.

    For example, an atom with 13 electrons has the configuration $2,8,3$. Sodium (proton number 11) is $2,8,1$. Calcium (proton number 20) is $2,8,8,2$.

    The configuration links to the Periodic Table 周期表:

    • A Group 族 number (Groups I to VII) equals the number of electrons in the outer shell. So $2,8,1$ is in Group I.
    • A Period 周期 number equals the number of shells that hold electrons. So $2,8,1$ has three shells, so it is in Period 3.
    • The noble gases 稀有气体 in Group VIII (or 0) have a full outer shell, which makes them very unreactive.
    한국어

    원자 내부

    모든 원자는 작고 밀도가 높은 중심부인 원자핵을 가지고 있습니다. 그 주변에서 전자가 껍질(에너지 준위)을 따라 움직입니다. 원자핵에는 두 가지 입자가 포함되어 있습니다: 양성자와 중성자.

     리튬 원자: 양성자와 중성자로 이루어진 주황색 원자핵, 그리고 2개와 1개의 전자를 각각 포함하는 두 개의 전자 껍질
    원자핵은 양성자와 중성자로 이루어진 작고 단단한 구조이며, 주변에는 전자 껍질이 존재함

    각 입자에는 상대 질량과 상대 전하가 있습니다. 이 값들을 반드시 외워야 합니다:

    입자 상대 질량 상대 전하
    양성자 1 $+1$
    중성자 1 $0$
    전자 $\frac{1}{1840}$ (거의 0) $-1$

    원자는 전체적으로 전하를 띠지 않습니다. 이는 양성자(각 $+1$)와 전자(각 $-1$)의 수가 같기 때문입니다.

    양성자 번호와 질량수

    두 숫자가 원자를 설명합니다:

    • 양성자 번호(또는 원자 번호)는 원자핵에 있는 양성자의 수입니다. 이것이 어떤 원소인지 알려줍니다.
    • 질량수(또는 핵자수)는 원자핵에 있는 양성자와 중성자의 총수입니다.

    따라서 중성자의 수 = $=$ 질량수 - $-$ 원자번호입니다.

    전자배치

    전자는 안쪽에서 바깥쪽으로 껍질을 채웁니다. 첫 번째 껍질은 최대 2개의 전자까지, 나머지 껍질은 최대 8개의 전자까지 담을 수 있습니다(최초 20번 원소 기준). 전자 배분은 안쪽에서부터 시작하여 각 껍실에 들어간 전자의 수를 나열합니다.

    예를 들어, 13개의 전자를 가진 원자는 전자 배분 $2,8,3$를 가집니다. 나트륨(양성자 번호 11)은 $2,8,1$입니다. 칼슘(양성자 번호 20)은 $2,8,8,2$입니다.

    이 배분은 주기율표와 연결됩니다:

    • 족(Group) 번호(족 I~VII)는 가장 바깥 껍질의 전자 수와 같습니다. 따라서 $2,8,1$은 족 I에 속합니다.
    • 주기(Period) 번호는 전자를 포함하는 껍질의 수와 같습니다. 따라서 $2,8,1$은 세 개의 껍질을 가지고 있으므로 주기 3에 속합니다.
    • **무활성 기체(Noble gases)**는 족 VIII(또는 0)에 위치하며 가장 바깥 껍질이 가득 차 있어 매우 비활성입니다.
     나트륨 원자: 전자 배분이 2, 8, 1인 세 개의 껍질로 그려짐; 바깥쪽의 단일 전자는 족 I을 의미하고, 사용 중인 세 개의 껍질은 주기 3을 의미함
    나트륨의 전자 배분 2,8,1은 주기율표와 연결됩니다: 바깥쪽 전자 하나 means 족 I, 세 개의 껍질 means 주기 3
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Electron shells · ⁨전자 껍질⁩

    Change the atomic number and watch the shells fill (2, 8, 8) — the electron arrangement of the first 20 elements. · ⁨원자 번호를 변경하고 껍질이 채워지는 과정(2, 8, 8)을 관찰하십시오 — 첫 20번 원소의 전자 배치입니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    atom/ˈætəm/ 원자
    shells/ʃelz/ 껍질의 수
    protons/ˈprəʊtɒnz/ 양성자
    neutrons/ˈnjuːtrɒnz/ 중성자
    charge/tʃɑːdʒ/ 전기하전
    proton number/ˈprəʊtɒn ˈnʌmbə/ 양자수
    atomic number/əˈtɒmɪk ˈnʌmbə/ 원자 번호
    mass number/mæs ˈnʌmbə/ 질량수
    nucleon number/ˈnjuːklɪən ˈnʌmbə/ 핵자 수
    electronic configuration/ɪlekˈtrɒnɪk kənˌfɪɡjəˈreɪʃn/ 전자 배치
    Periodic Table/ˌpɪərɪˈɒdɪk ˈteɪbl/ 원소 주기율표
    Group/ɡruːp/ 그룹
    Period/ˈpɪərɪəd/ 기간
    noble gases/ˈnəʊbl ˈɡæsɪz/ 비활성 기체
    isotopes/ˈaɪsətəʊps/ 동위원소
    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    2.3

    Isotopes · ⁨동위원소⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Define isotopes as different atoms of the same element that have the same number of protons but different numbers of neutrons 3 State that isotopes of the same element have the same chemical properties because they have the same number of electrons and therefore the same electronic configuration
    2 Interpret and use symbols for atoms, e.g. $^{12}_{6}\text{C}$, and ions, e.g. $^{35}_{17}\text{Cl}^-$ 4 Calculate the relative atomic mass of an element from the relative masses and abundances of its isotopes
    한국어
    핵심 보충
    1 동위원소를 같은 원소의 다른 원자로 정의하시되, 동일한 양자수를 가지지만 서로 다른 중성자 수를 가짐 3 동위원소는 동일한 전자 수로 인해 동일한 전자 배위를 가지므로, 같은 원소의 동위원소는 동일한 화학 성질을 가짐을 서술하시오
    2 원자, 예: $^{12}_{6}\text{C}$, 및 이온, 예: $^{35}_{17}\text{Cl}^-$의 기호를 해석하고 사용하시오 4 동위원소의 상대 질량 및 포도율로부터 원소의 상대 원자 질량을 계산하시오

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Isotopes 同位素 are atoms of the same element that have the same number of protons but different numbers of neutrons. Because the proton number is the same, they are the same element. Because the neutron number is different, they have different mass numbers.

    You write an atom with its mass number on top and proton number below, like $^{12}_{6}\text{C}$. For an ion you add the charge, like $^{35}_{17}\text{Cl}^{-}$.

    Isotopes of an element have the same chemical properties. This is because chemical reactions only involve electrons, and isotopes have the same number of electrons and the same electronic configuration. (The extra neutrons change only the mass.)

    Calculating relative atomic mass

    The relative atomic mass 相对原子质量 ($A_r$) of an element is the average mass of its atoms, taking into account how common each isotope is. The abundance 丰度 is the percentage of each isotope.

    $$A_r = \frac{\sum (\text{isotope mass} \times \text{abundance})}{100}$$

    For example, chlorine is 75% $^{35}\text{Cl}$ and 25% $^{37}\text{Cl}$:

    $$A_r = \frac{(35 \times 75) + (37 \times 25)}{100} = 35.5$$

    Worked example. Boron has two isotopes, $^{10}\text{B}$ and $^{11}\text{B}$, and its $A_r$ is 10.8. Find the percentage of each. Let the abundance of $^{11}\text{B}$ be $x$, so the abundance of $^{10}\text{B}$ is $(100 - x)$. Then

    $$\frac{11x + 10(100 - x)}{100} = 10.8$$

    so $11x + 1000 - 10x = 1080$, giving $x = 80$. Boron is 80% $^{11}\text{B}$ and 20% $^{10}\text{B}$. Check it against common sense: 10.8 lies closer to 11, so the heavier isotope must be the more common one. If your answer gives the majority to the isotope further from $A_r$, you have them the wrong way round.

    한국어

    동위원소는 같은 원소의 원자로서 동일한数の 양성자를 가지지만 서로 다른 수의 중성자를 가집니다. 양성자 번호가 동일하므로 같은 원소입니다. 중성자 수를 다르므로 질량수가 다릅니다.

    원자를 위쪽에 질량수, 아래쪽에 양성자 번호로 표기합니다. 예시: $^{12}_{6}\text{C}$. 이온의 경우 전하를 추가하여 표기합니다. 예시: $^{35}_{17}\text{Cl}^{-}$.

    동위원소는 化學적 성질이 동일합니다. 화학 반응은 오직 전자만 관여하기 때문이며, 동위원소는 동일한 수의 전자와 동일한 전자 배분을가지고 있기 때문입니다. (추가된 중성자는 오직 질량만 변경합니다.)

    상대 원자 질량 계산

    한 원소의 상대 원자 질량($A_r$)은 각 동위원소의 존재비(abundance)를 고려한 원자의 평균 질량입니다. 존재비(abundance) 는 각 동위원소의 백분율입니다.

    $$A_r = \frac{\sum (\text{isotope mass} \times \text{abundance})}{100}$$

    예를 들어, 염소는 75% $^{35}\text{Cl}$과 25% $^{37}\text{Cl}$입니다:

    $$A_r = \frac{(35 \times 75) + (37 \times 25)}{100} = 35.5$$
     염소의 두 동위원소를 존재비 크기에 따라 원형으로 그림: 75% Cl-35와 25% Cl-37. 이로 인해 가중평균인 상대 원자 질량 35.5는 35에 더 가깝게 위치함
    상대 원자 질량은 가중평균입니다: 염소는 75% Cl-35와 25% Cl-37이므로 A_r는 35.5입니다

    worked example. 보론(Boron)에는 두 동위원소 $^{10}\text{B}$과 $^{11}\text{B}$이 있으며, 그 $A_r$은 10.8입니다. 각 동위원소의 백분율을 구하십시오. $^{11}\text{B}$의 존재비를 $x$라고 가정하면, $^{10}\text{B}$의 존재비는 $(100 - x)$가 됩니다. 그러면

    $$\frac{11x + 10(100 - x)}{100} = 10.8$$

    즉 $11x + 1000 - 10x = 1080$이 되어, 결과적으로 $x = 80$이 됩니다. 붕소는 80% **$^{11}\text{B}$**와 20% **$^{10}\text{B}$**로 구성되어 있습니다. 상식과 대조해 보십시오: 10.8이 11에 더 가깝습니다. 따라서 무거운 동위 원자가 더 흔한 것이어야 합니다. 만약 정답에서 $A_r$에서 더 먼 동위 원자가 우세하다고 한다면, 두 동위 원자의 위치를 반대로 계산하신 것입니다.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Protons, neutrons & isotopes · ⁨양성자, 중성자 및 동위원소⁩

    Change the neutrons to make isotopes (same element, different mass number); change the electrons to make ions. · ⁨동위원소를 만들기 위해 중성자를 변경하십시오(같은 원소, 다른 질량 번호); 이온을 만들기 위해 전자를 변경하십시오.⁩

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Isotope lab · ⁨동위원소 실험실⁩

    Classify isotope facts by proton, neutron and mass number. · ⁨양성자, 중성자 및 질량 번호에 따라 동위원소 사실을 분류하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    relative atomic mass/ˈrelətɪv əˈtɒmɪk mæs/ 상대 원자 질량
    abundance/əˈbʌndəns/ 존재율
    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    2.4

    Ions and ionic bonds · ⁨이온 및 이온 결합⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the formation of positive ions, known as cations, and negative ions, known as anions 5 Describe the giant lattice structure of ionic compounds as a regular arrangement of alternating positive and negative ions
    2 State that an ionic bond is a strong electrostatic attraction between oppositely charged ions 6 Describe the formation of ionic bonds between ions of metallic and non-metallic elements, including the use of dot-and-cross diagrams
    3 Describe the formation of ionic bonds between elements from Group I and Group VII, including the use of dot-and-cross diagrams 7 Explain in terms of structure and bonding the properties of ionic compounds: (a) high melting points and boiling points (b) good electrical conductivity when aqueous or molten and poor when solid
    4 Describe the properties of ionic compounds: (a) high melting points and boiling points (b) good electrical conductivity when aqueous or molten and poor when solid
    한국어
    핵심 보충
    1 양이온(양이온) 및 음이온(음이온)의 형성을 서술하시오 5 이온 화합물의 거대 격자 구조가 교대로 배열된 양이온과 음이온의 규칙적 배치임을 서술하시오
    2 이온 결합은 서로 반대 전하를 띤 이온 사이의 강한 정전기적 인력임을 서술하시오 6 금속 및 비금속 원소 간 이온 결합 형성을 점-표(Cross) 도식을 사용하여 서술하시오
    3 I족 및 VII족 원소 간의 이온 결합 형성을 점-십자 도식을 사용하여 설명 7 이온성 화합물의 성질을 구조와 결합의 관점에서 설명: (a) 높은 녹점과 끓는점 (b) 수용액 또는 용융 상태에서는 전기 전도도가 우수하지만 고체 상태에서는 낮음
    4 이온성 화합물의 성질을 설명: (a) 높은 녹점과 끓는점 (b) 수용액 또는 용융 상태에서는 전기 전도도가 우수하지만 고체 상태에서는 낮음

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English
    Ionic bonding: electron transfer

    An ion 离子 is an atom (or group of atoms) that has lost or gained electrons, so it has an electric charge.

    • A metal atom loses electrons to form a positive ion, called a cation 阳离子.
    • A non-metal atom gains electrons to form a negative ion, called an anion 阴离子.

    Atoms do this to get a full outer shell, like a noble gas.

    How an ionic bond forms

    An ionic bond 离子键 is a strong electrostatic attraction 静电引力 between oppositely charged ions (a $+$ ion and a $-$ ion pull together).

    Ionic bonds form between a metal 金属 and a non-metal 非金属. Take sodium chloride, $\text{NaCl}$. Sodium ($2,8,1$) gives its one outer electron to chlorine ($2,8,7$). Now sodium is $\text{Na}^{+}$ ($2,8$) and chlorine is $\text{Cl}^{-}$ ($2,8,8$). Both have full outer shells, and the opposite charges attract.

    You can show this with a dot-and-cross diagram: draw each atom's outer-shell electrons as dots for one element and crosses for the other, then show the electron moving from the metal to the non-metal.

    The structure and properties of ionic compounds

    An ionic compound 离子化合物 is not made of separate molecules 分子. The ions pack together into a giant lattice 晶格 — a regular pattern of huge numbers of alternating 交替 positive and negative ions.

    This structure explains the properties:

    Property Reason
    high melting point 熔点 and boiling point 沸点 the strong electrostatic attraction between ions needs a lot of energy to break
    poor electrical conductivity 导电性 when solid the ions are fixed in place and cannot move
    good conductor when molten 熔融 or aqueous 水溶液 the ions are now free to move and carry charge
    한국어
    이온 결합: 전자 이동

    이온은 전자를 잃거나 얻어 전기적 전하를 띤 원자(또는 원자 그룹)입니다.

    • 금속 원자는 양성자 이온을 형성하기 위해 전자를 잃습니다. 이를 **양이온(cation)**이라고 합니다.
    • 비금속 원자는 **음이온(anion)**을 형성하기 위해 전자를 얻습니다.

    원자들은 무활성 기체처럼 가장 바깥 껍질을 완전하게 만들기 위해这样做합니다.

    이온 결합의 형성 과정

    이온 결합은 서로 반대 전하를 띤 이온 사이의 강력한 정전기적 인력입니다($+$ 이온과 $-$ 이온이 서로 끌어당킴).

    이온 결합은 금속과 비금속 사이에 형성됩니다. 염화나트륨($\text{NaCl}$)을 예로 들어보겠습니다. 나트륨($2,8,1$)은 바깥 껍질의 전자 하나를 염소($2,8,7$)에게 양도합니다. 그러면 나트륨은 ⟨$\text{Na}^{+}$⟩($2,8$)가 되고 염소는 ⟨$\text{Cl}^{-}$⟩($2,8,8$)가 됩니다. 두 원자는 모두 안정된 바깥 껍질을 가지며, 서로 다른 전하가 인력을 발합니다.

    이를 점-크로스 도표로 나타낼 수 있습니다: 한 원소의 바깥 껍질 전자는 점으로, 다른 원소는 크로스(×)로 그려서 금속에서 비금속으로 전자가 이동하는 과정을 보여줍니다.

    나트륨의 단일 바깥 전자가 클로린으로 이동; 나트륨은 Na+ (2,8), 클로린은 Cl- (2,8,8)로 변함
    나트륨이 바깥 전자를 클로린에 전달하여 바깥 껍질이 모두 채워지고 서로 다른 전하가 서로 끌려 붙습니다(파란색 전자는 나트륨에서 온 것입니다)

    이온 화합물의 구조와 성질

    이온 화합물은 개별적인 분자로 이루어진 것이 아닙니다. 이온들이 거대한 격자로 밀집되어 있는데, 이는 수많은 양이온과 음이온이 교차배열된 규칙적인 패턴입니다.

    작은 파란색 Na+ 이온과 큰 주황색 Cl- 이온이 교차하여 규칙적인 패턴으로 반복되는 격자 구조
    이온들은 거대한 격자로 밀집되어 있으며, 양이온과 음이온이 교차배열된 규칙적이고 반복되는 패턴을 이룹니다
    각 면이 평평하고 모서리가 직각인 정육면체 형태로 깨진 명반 결정을 보여줌
    명반 결정: 염화나트륨의 입방 형태는 내부의 이온 격자가 눈으로 볼 수 있을 만큼 커진 것입니다

    이러한 구조가 다음 성질을 설명합니다:

    성질 이유
    높은 용점 및 끓음점 이온 사이의 강력한 전기적 인력을 끊어내려면 많은 에너지가 필요함
    고체일 때는 낮은 전기 전도성 이온들이 고정되어 있어 움직일 수 없음
    용해되거나 액체 상태일 때는 좋은 전도체 이온들이 자유롭게 움직여 전하를 운반할 수 있음
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Forming an ionic bond (NaCl) · ⁨이온 결합 형성 (NaCl)⁩

    Step through it. A metal hands its outer electron to a non-metal; the oppositely charged ions then attract and pack into a giant lattice. · ⁨단계별로 확인하세요. 금속이 바깥 전자를 비금속에게 건네면, 반대로 충전된 이온들이 서로 끌어당겨 거대한 격자 구조를 형성합니다.⁩

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Ionic bonding (electron transfer) · ⁨이온 결합 (전자 이동)⁩

    Step through it: the metal hands its outer electron(s) to the non-metal, both reach full shells, and the resulting + and − ions attract — an ionic bond. · ⁨단계별로 확인하세요: 금속이 바깥 전자(들)를 비금속에게 건네면, 둘 다 바깥 껍질이 채워지고, resultant한 +와 - 이온들이 서로 끌어당겨 — 이온 결합이 형성됩니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    ion/ˈaɪɒn/ 이온
    cation/ˈkætaɪən/ 양이온
    anion/ˈænaɪən/ 음이온
    ionic bond/aɪˈɒnɪk bɒnd/ 이온 결합
    electrostatic attraction/ɪˌlektrəʊˈstætɪk əˈtrækʃn/ 정전기적 인력
    lattice/ˈlætɪs/ 격자
    alternating/ˈɔːltəneɪtɪŋ/ 교류(AC)
    melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ 융점
    boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ 비점
    electrical conductivity/ɪˈlektrɪkl kɒndəkˈtɪvɪti/ 전기 전도도
    molten/ˈməʊltn/ 융해 상태의
    aqueous/ˈeɪkwɪəs/ 수용액 상태의
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    2.5

    Simple molecules and covalent bonds · ⁨단순 분자와 공유 결합⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State that a covalent bond is formed when a pair of electrons is shared between two atoms leading to noble gas electronic configurations
    2 Describe the formation of covalent bonds in simple molecules, including $\text{H}_2$, $\text{Cl}_2$, $\text{H}_2\text{O}$, $\text{CH}_4$, $\text{NH}_3$ and $\text{HCl}$. Use dot-and-cross diagrams to show the electronic configurations in these and similar molecules 4 Describe the formation of covalent bonds in simple molecules, including $\text{CH}_3\text{OH}$, $\text{C}_2\text{H}_4$, $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$ and $\text{N}_2$. Use dot-and-cross diagrams to show the electronic configurations in these and similar molecules
    3 Describe in terms of structure and bonding the properties of simple molecular compounds: (a) low melting points and boiling points (b) poor electrical conductivity 5 Explain in terms of structure and bonding the properties of simple molecular compounds: (a) low melting points and boiling points in terms of weak intermolecular forces (specific types of intermolecular forces are not required) (b) poor electrical conductivity
    한국어
    핵심 보충
    1 두 원자 사이에서 전자 쌍이 공유되어 비활성 기체의 전자 배치를 이루는 경우 공유 결합이 형성됨을 서술
    2 단순 분자 내 공유 결합 형성을 설명하되, $\text{H}_2$, $\text{Cl}_2$, $\text{H}_2\text{O}$, $\text{CH}_4$, $\text{NH}_3$ 및 $\text{HCl}$을 포함한다. 점-교차도(dot-and-cross diagrams)를 사용하여これらの分子 및 유사 분자의 전자배치를 나타낸다. 4 단순 분자 내 공유 결합 형성을 설명하되, $\text{CH}_3\text{OH}$, $\text{C}_2\text{H}_4$, $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$ 및 $\text{N}_2$을 포함한다. 점-교차도를 사용하여这些分子 및 유사 분자의 전자배치를 나타낸다.
    3 단순 분자 화합물의 성질을 구조와 결합의 관점에서 설명: (a) 낮은 녹점과 끓는점 (b) 낮은 전기 전도성 5 단순 분자 화합물의 성질을 구조와 결합의 관점에서 설명: (a) 약한 분자 간 힘(분자 간 힘의 구체적인 유형은 불필요)에 의한 낮은 녹점과 끓는점 (b) 낮은 전기 전도성

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English
    Covalent bonding: a shared pair

    A covalent bond 共价键 forms when two atoms share a pair of electrons. By sharing, each atom gets a full outer shell (a noble gas configuration). Covalent bonds form between non-metal atoms.

    Some molecules to know:

    • $\text{H}_2$ — two hydrogen atoms share one pair of electrons (a single bond).
    • $\text{Cl}_2$, $\text{HCl}$ — one shared pair each.
    • $\text{H}_2\text{O}$ — oxygen shares one pair with each of two hydrogen atoms.
    • $\text{NH}_3$ — nitrogen shares a pair with each of three hydrogen atoms.
    • $\text{CH}_4$ — carbon shares a pair with each of four hydrogen atoms.
    • $\text{O}_2$ and $\text{CO}_2$ have double bonds (two shared pairs); $\text{N}_2$ has a triple bond (three shared pairs); $\text{C}_2\text{H}_4$ and $\text{CH}_3\text{OH}$ also use shared pairs.

    In a dot-and-cross diagram for a molecule, you draw the outer electrons of each atom and show which pairs are shared in the overlap between the atoms.

    Properties of simple molecular compounds

    These substances are made of small, separate molecules.

    • They have low melting points and boiling points. The covalent bonds inside each molecule are strong, but the intermolecular forces 分子间作用力 (the forces between one molecule and the next) are weak, so little energy is needed to separate the molecules.
    • They are poor conductors of electricity, because the molecules have no overall charge and no free electrons or ions to carry charge.
    한국어
    공유 결합: 공유전자쌍
    물 분자의 공-봉 모델
    물 분자 모델: 원자들은 공유 결합을 통해 전자를 공유합니다.

    공유 결합은 두 원자가 전자 쌍을 공유할 때 형성됩니다. 전자를 공유함으로써 각 원자는 바깥 껍질이 완전히 채워진 상태(비활성 기체 configuration)가 됩니다. 공유 결합은 비금속 원자들 사이에서 형성됩니다.

    알아야 할 몇 가지 분자:

    • $\text{H}_2$ — 두 수소 원자가 하나씩의 전자 쌍(단일 결합)을 공유합니다.
    • $\text{Cl}_2$, $\text{HCl}$ — 각각 하나의 공유전자쌍을 가집니다.
    • $\text{H}_2\text{O}$ — 산소가 두 개의 수소 원자分别与各一个电子对。
    • $\text{NH}_3$ — 질소가 세 개의 수소 원자分别与各一个电子对。
    • $\text{CH}_4$ — 탄소가 네 개의 수소 원자分别与各一个电子对。
    • $\text{O}_2$와 $\text{CO}_2$은 이중 결합(두 개의 공유된 전자 쌍)을 가지고 있으며, $\text{N}_2$은 삼중 결합(세 개의 공유된 전자 쌍)을 가집니다. $\text{C}_2\text{H}_4$와 $\text{CH}_3\text{OH}$ 또한 공유된 전자 쌍을 사용합니다.

    분자의 점-크로스 도표에서는 각 원자의 바깥 전자를 그리고 원자 사이의 겹침 영역에서 어떤 전자 쌍이 공유되는지를 보여줍니다.

    수소(하나의 공유된 전자 쌍), 물(두 개의 공유된 전자 쌍과 비공유전자쌍), 메탄(네 개의 공유된 전자 쌍)의 점-크로스 도표
    공유 결합에서는 원자들이 전자 쌍을 공유하여 바깥 껍질이 모두 채워지도록 합니다

    단순 분자 화합물의 성질

    이 물질들은 작고 개별적인 분자들로 구성되어 있습니다.

    • 낮은 융점과 끓는점을 가집니다. 각 분자 내부의 공유 결합은 강하지만, 분자 간 힘(한 분자와 다음 분자 사이의 힘)은 약하기 때문에 분자들을 분리시키는 데 필요한 에너지가 적습니다.
    • 전기를 잘 통하지 않습니다. 분자 전체에 전하가 없으며, 전하를 운반할 자유 전자나 이온이 없기 때문입니다.
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Why a molecule has its shape · ⁨분자가 특정 형태를 갖는 이유⁩

    Shared electron pairs repel one another and spread out as far apart as they can. Four bonding pairs and no lone pairs gives a tetrahedral shape, like methane (CH4). · ⁨공유 전자 쌍은 서로 반발하여 가능한 한 멀리 퍼져 나간다. 결합 쌍이 4개이고 비결합 전자가 없는 경우, 메탄(CH4)과 같은 사면체 형태가 된다.⁩

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Covalent bonding (sharing) · ⁨공유 결합(공유)⁩

    Step through it: two non-metal atoms overlap and share a pair of electrons — counting for both — so each reaches a full outer shell. That shared pair is the covalent bond; O₂ shares two pairs (a double bond). · ⁨단계별 설명: 두 비금속 원자가 겹쳐서 전자 쌍 하나를 공유하며, 이는 양쪽 모두에 계산되어 각 원자가 바깥 껍질을 채웁니다. 이 공유된 쌍이 공유 결합이며, O₂는 두 쌍(이중 결합)을 공유합니다.⁩

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    English 한국어
    covalent bond/ˈkəʊvələnt bɒnd/ 두 비금속 원자 사이의 공유된 전자쌍임. 공유된 쌍은 양쪽 모두의 것이므로 두 원자는 모두 완전한 외부 껍질을 갖게 됨. 두 쌍을 공유하면 이중 결합이 되어
    intermolecular forces/ˌɪntəməˈlekjʊlə ˈfɔːsɪz/ 분자 간 힘
    giant covalent structure/ˈdʒaɪənt ˈkəʊvələnt ˈstrʌktʃə/ 거대 공유 결합 구조
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    2.6

    Giant covalent structures · ⁨거대한 공유 결합 구조⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the giant covalent structures of graphite and diamond 3 Describe the giant covalent structure of silicon(IV) oxide, $\text{SiO}_2$
    2 Relate the structures and bonding of graphite and diamond to their uses, limited to: (a) graphite as a lubricant and as an electrode (b) diamond in cutting tools 4 Describe the similarity in properties between diamond and silicon(IV) oxide, related to their structures
    한국어
    핵심 보충
    1石墨(graphite)와 다이아몬드(diamond)의 거대 공유 결합 구조를 설명 3 실리카(IV)(silicon(IV) oxide)의 거대 공유 결합 구조를 $\text{SiO}_2$와 함께 설명
    2石墨와 다이아몬드의 구조 및 결합을 활용하는 용도에 대해 서술: (a)石墨의 윤활제 및 전극としての 사용 (b)다이아몬드의 절단 도구로서의 사용 4 다이아몬드와 실리카(IV) 산화의 성질 유사성을 그 구조와 관련하여 설명

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Some covalent substances are not small molecules. Instead, millions of atoms are joined by covalent bonds into one giant covalent structure 巨型共价结构. The two you must know are both forms of carbon.

    Diamond 金刚石: each carbon atom is bonded to four other carbon atoms. This makes a very strong, rigid 3-D network. Diamond is extremely hard, so it is used in cutting tools 切割工具.

    Graphite 石墨: each carbon atom is bonded to only three others, forming flat layers 层. There are weak forces between the layers, so the layers can slide over each other — this makes graphite a good lubricant 润滑剂. The fourth outer electron of each carbon is free; these delocalised electrons 离域电子 can move, so graphite conducts electricity and is used as an electrode 电极.

    Silicon(IV) oxide 二氧化硅 ($\text{SiO}_2$) has a giant covalent structure like diamond, so it is also very hard and has a very high melting point.

    한국어

    일부 공유 결합 물질은 작은 분자가 아닙니다. 대신数百万个原子通过共价键连接成一个거대한 공유 결합 구조입니다. 반드시 알아야 하는 두 가지 모두 탄소의 동소체입니다.

    다이아몬드: 각 탄소 원자는 네 개의 다른 탄소 원자와 결합되어 있습니다. 이는 매우 강하고 단단한 3차원 네트워크를 만듭니다. 다이아몬드는 매우 딱딱하기 때문에 절단 도구에 사용됩니다.

    그래파이트: 각 탄소 원자는 세 개의 다른 원자만 결합하여 평평한 층을 형성합니다. 층 사이에는 약한 힘이 있으므로 층들이 서로 미끄러질 수 있습니다—이것이 그래파이트가 좋은 윤활제가 되는 이유입니다. 각 탄소 원자의 네 번째 바깥 전자는 자유로운데, 이러한 탈국소화된 전자들이 이동할 수 있어 그래파이트는 전기를 전도하며 전극으로 사용됩니다.

    네 개의 다른 탄소 원자와 결합된 네트워크 형태의 다이아몬드와 약한 힘으로 유지되는 평평한 육각형 층의 그래파이트
    다이아몬드는 각 탄소 원자를 네 개의 다른 원자와 결합시켜(단단함); 그래파이트는 층 사이에 약한 힘을 가진 평평한 층을 형성하여(미끄러짐)
    천연 그래파이트 표본: 반짝임 없는 회갈색 광물이 얇은 조약돌 형태로 갈라짐
    천연 그래파이트: 층 사이의 이러한 약한 힘이 표본이 조약돌로 갈라지는 이유이며, 종이에 자국을 남기는 이유입니다

    실리콘(IV) 산化物($\text{SiO}_2$)은 다이아몬드와 유사한 거대한 공유 결합 구조를 가져 매우 딱딱하고 높은 융점을 가집니다.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Giant covalent lab · ⁨거대 공유 결합 실험실⁩

    Compare giant covalent structures by bonding and properties. · ⁨결합 및 물성에 따라 거대 공유 결합 구조를 비교하세요.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    diamond/ˈdaɪəmənd/ 다이아몬드
    cutting tools/ˈkʌtɪŋ tuːlz/ 절삭 공구
    graphite/ˈɡræfaɪt/ 흑연
    layers/ˈleɪəz/ 레이어
    lubricant/ˈluːbrɪkənt/ 윤활제
    delocalised electrons/dɪˈlɒkəlaɪzd ɪˈlektrɒnz/ 비국소화 전자
    electrode/ɪˈlektrəʊd/ 전극
    silicon(IV) oxide/ˈsɪlɪkən ˈɒksaɪd/ 실리콘(IV) 산化物
    2.7

    Metallic bonding · ⁨금속 결합⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe metallic bonding as the electrostatic attraction between the positive ions in a giant metallic lattice and a ‘sea’ of delocalised electrons
    2 Explain in terms of structure and bonding the properties of metals: (a) good electrical conductivity (b) malleability and ductility
    한국어
    핵심 보충
    1 금속 결합을 거대한 금속 격자 내 양이온과 '자유 전전자' 사이의 정전기적 인력으로 설명
    2 금속의 성질을 구조와 결합의 관점에서 설명: (a) 우수한 전기 전도성 (b) 신도성 및 연성

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    A metal is a giant structure of positive ions surrounded by a 'sea' of delocalised electrons that are free to move through the whole metal. Metallic bonding 金属键 is the strong electrostatic attraction between these positive ions and the sea of electrons.

    This explains two key properties of metals:

    • Good electrical conductivity: the delocalised electrons are free to move and carry charge through the metal.
    • Malleability 展性 (can be hammered into sheets) and ductility 延性 (can be pulled into wires): the layers of positive ions can slide over each other without breaking the metallic bond, so the metal changes shape instead of shattering.
    한국어

    금속은 탈국소화된 전자의 '바다'에 둘러싸인 양이온들의 거대한 구조입니다. 이 전자들은 금속 전체를 자유롭게 이동할 수 있습니다. 금속 결합은 이러한 양이온과 전자 바다 사이의 강력한 전기적 인력입니다.

    양이온 금속 이온의 규칙적인 격자 사이에的自由电子散落在间隙中
    금속은 이동하여 전하를 운반할 수 있는 탈국소화된 전자의 '바다'에 둘러싸인 양이온입니다

    이는 금속의 두 가지 주요 성질을 설명합니다:

    • 좋은 전기 전도성: 탈국소화된 전자들은 자유롭게 이동하여 금속을 통해 전하를 운반합니다.
    • 가소성 (판으로 두들길 수 있음) 및 인성 (선으로 늘릴 수 있음): 양이온의 층들이 금속 결합을 끊지 않고 서로 미끄러질 수 있어, 금속은 깨지지 않고 형태를 바꾼다.
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Inside a metal — and why it behaves that way · ⁨금속 내부 — 그리고 그것이 왜 그런 성질을 나타내는가⁩

    Step through it. Positive ions sit in a shared sea of delocalised electrons — that one picture explains conduction and why metals bend instead of snapping. · ⁨단계별 설명. 양이온이 비국소화된 전자의 바다 속에 자리 잡습니다 — 이 하나의 그림이 전도와 금속이 부러지는 대신 구부러지는 이유를 설명합니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    metal/ˈmetl/ 금속
    non-metal/nɒn ˈmetl/ 비금속
    ionic compound/aɪˈɒnɪk ˈkɒmpaʊnd/ 이온 화합물
    molecules/ˈmɒlɪkjuːlz/ 분자
    metallic bonding/məˈtælɪk ˈbɒndɪŋ/ 금속 결합
    malleability/ˌmæləˈbɪlɪti/ 신도성
    ductility/dʌkˈtɪlɪti/ 인성(ductility)
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    2.7

    Exam tips · ⁨시험 팁⁩

    English
    • Number of neutrons = mass number − proton number. The proton number is what decides which element an atom is.
    • Isotopes have the same chemical properties because reactions involve only electrons, and isotopes share the same electron configuration; only the mass differs.
    • Match structure to properties: ionic = giant lattice (high melting point; conducts only when molten or aqueous); simple molecular = weak forces between molecules (low melting point; no conduction); giant covalent = very hard, very high melting point.
    • Graphite conducts and is slippery (one free electron per carbon; layers slide); diamond does neither (all four electrons bonded, so hard and non-conducting). Metals conduct and bend thanks to the sea of delocalised electrons.
    • For relative atomic mass, take the weighted average: $A_r = \dfrac{\sum(\text{isotope mass} \times \text{abundance})}{100}$.
    한국어
    • 중자수 = 질량수 − 원자 번호. 원자 번호가 원자가 어떤 원소인지 결정한다.
    • 동위 원소는 화학적 성질이 동일하다. 화학 반응은 오직 전자에 관여하며, 동위 원소는 동일한 전자 배치를 가지기 때문이다. 단, 질량만 다르다.
    • 구조와 성질 매칭: 이온 결합 = 거대 격자(높은 융점; 용융 상태 또는 수용액일 때만 전도); 간단 분자 = 분자 간 약한 힘(낮은 융점; 비전도체); 거대 공유 결합 = 매우 단단함, 매우 높은 융점.
    • 석묵은 전도를 가지며 미끄럽다(탄소 1개당 자유 전자 하나; 층이 미끄러짐); 다이아몬드는 그 어느 것도 하지 않는다(네 개의 모든 전자가 결합되어 있어 단단하고 비전도체). 비국소화 전자의 바다 덕분에 금속은 전도를 가지며 구부려진다.
    • 상대 원자 질량은 가중 평균을 취한다: $A_r = \dfrac{\sum(\text{isotope mass} \times \text{abundance})}{100}$.
  • 3

    Stoichiometry · ⁨화학양론⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩

    Stoichiometry 化学计量 is the study of the amounts of substances in a reaction — how much reacts and how much is made. This topic is mostly about counting atoms and doing calculations.

    3.1

    Chemical formulae

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State the formulae of the elements and compounds named in the subject content
    2 Define the molecular formula of a compound as the number and type of different atoms in one molecule 5 Define the empirical formula of a compound as the simplest whole number ratio of the different atoms or ions in a compound
    3 Deduce the formula of a simple compound from the relative numbers of atoms present in a model or a diagrammatic representation 6 Deduce the formula of an ionic compound from the relative numbers of the ions present in a model or a diagrammatic representation or from the charges on the ions
    4 Construct word equations and symbol equations to show how reactants form products, including state symbols 7 Construct symbol equations with state symbols, including ionic equations
    8 Deduce the symbol equation with state symbols for a chemical reaction, given relevant information
    한국어
    핵심 보충
    1 과목 내용에서 언급된 원소 및 화합물의 화학식을 서술
    2 화합물의 분자 식을 한 분자를 구성하는 각 원자의 수와 종류로 정의 5 화합물의 실험 식을 화합물 내 각 원자 또는 이온의 가장 간단한 정수 비율로 정의
    3 모델이나 도식 표현에 있는 원자의 상대적 수로부터 단순 화합물의 화학식을 추론 6 모델이나 도식 표현에 있는 이온의 상대적 수 또는 이온의 전하로부터 이온성 화합물의 화학식을 추론
    4 반응물이 생성물을 어떻게 만드는지 보여주는 단어 방정식 및 기호 방정식을 작성하며, 상태 기호를 포함함 7 상태 기호와 이온 방정식을 포함하는 기호 방정식을 작성
    8 관련 정보를 제공할 때 화학 반응에 대한 상태 기호가 포함된 기호 방정식을 추론

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    A formula 化学式 shows which atoms 原子 are in a substance, and how many of each. There are two kinds of formula you must know.

    • The molecular formula 分子式 is the actual number of each atom in one molecule 分子. For glucose it is $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$.
    • The empirical formula 实验式 is the simplest whole-number ratio 比例 of the atoms or ions 离子 in a compound 化合物. For glucose it is $\text{CH}_2\text{O}$.

    Working out a formula

    If you are given a model or diagram, just count the atoms of each element and write them as a formula.

    For an ionic compound 离子化合物 you can work out the formula from the charges on the ions. The total positive charge must balance the total negative charge, because the compound has no overall charge. Some common ions:

    Positive ions Negative ions
    $\text{Na}^{+}$, $\text{K}^{+}$, $\text{H}^{+}$ $\text{Cl}^{-}$, $\text{OH}^{-}$, $\text{NO}_3^{-}$
    $\text{Mg}^{2+}$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Cu}^{2+}$ $\text{O}^{2-}$, $\text{SO}_4^{2-}$, $\text{CO}_3^{2-}$
    $\text{Al}^{3+}$ $\text{N}^{3-}$

    For example, $\text{Na}^{+}$ and $\text{O}^{2-}$: you need two $\text{Na}^{+}$ to balance one $\text{O}^{2-}$, so the formula is $\text{Na}_2\text{O}$.

    Aluminium 3+ and oxygen 2- ions with their charge numbers crossing over to become the subscripts in Al2O3
    For an ionic compound, the ion charges cross over to give the formula (here $\text{Al}_2\text{O}_3$)
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Formula writing route · ⁨화학식 작성 방법⁩

    Follow charges or valencies to a neutral chemical formula. · ⁨전하 또는 가valency를 따르며 중성 화학식을 만드십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    stoichiometry/ˌstəʊɪkɪˈɒmətri/ 화학양론법
    formula/ˈfɔːmjʊlə/ 공식
    atoms/ˈætəmz/ 원자
    molecular formula/məˈlekjʊlə ˈfɔːmjʊlə/ 분자 식
    molecule/ˈmɒlɪkjuːl/ 분자
    empirical formula/emˈpɪrɪkl ˈfɔːmjʊlə/ 간소화 식
    ratio/ˈreɪʃɪəʊ/ 비율
    ions/ˈaɪɒnz/ 이온
    compound/ˈkɒmpaʊnd/ 화합물
    ionic compound/aɪˈɒnɪk ˈkɒmpaʊnd/ 이온 화합물
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    3.1

    Writing equations

    An equation shows how reactants 反应物 (the starting substances) change into products 生成物 (the substances made).

    • A word equation 文字方程式 uses names: magnesium + oxygen → magnesium oxide.
    • A symbol equation 化学方程式 uses formulae and must be balanced 配平 — the same number of each atom on both sides.
    $$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$
    Two magnesium atoms plus an oxygen molecule react to form two units of magnesium oxide, with two Mg and two O on each side
    A balanced symbol equation has the same number of each atom on both sides

    You add state symbols 状态符号 in brackets to show the physical state: $(s)$ solid, $(l)$ liquid, $(g)$ gas, and $(aq)$ for aqueous 水溶液 (dissolved in water).

    $$\text{Zn}(s) + 2\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{ZnCl}_2(aq) + \text{H}_2(g)$$

    Ionic equations

    An ionic equation 离子方程式 shows only the ions that actually change. Ions that are the same on both sides are spectator ions 旁观离子 and are left out. For example, when an acid reacts with an alkali:

    $$\text{H}^{+}(aq) + \text{OH}^{-}(aq) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$$
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Balance the equation · ⁨방정식을 균형잡히게 하세요⁩

    Step the coefficients until every element has the same number of atoms on both sides. · ⁨양변의 모든 원소에 대해 동일한 원자 수가 될 때까지 계수를 단계별로 조정하세요.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    reactants/rɪˈæktənts/ 반응물
    products/ˈprɒdʌkts/ 생성물
    word equation/wɜːd ɪˈkweɪʒn/ 단어 방정식(word equation)
    symbol equation/ˈsɪmbl ɪˈkweɪʒn/ 기호 방정식(symbol equation)
    balanced/ˈbælənst/ 균형 잡힌
    state symbols/steɪt ˈsɪmblz/ 상태 기호
    aqueous/ˈeɪkwɪəs/ 수용액 상태의
    ionic equation/aɪˈɒnɪk ɪˈkweɪʒn/ 이온 반응식
    spectator ions/spekˈteɪtə ˈaɪɒnz/ 시작 이온(spectator ions)
    3.2

    Relative masses

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe relative atomic mass, $A_r$, as the average mass of the isotopes of an element compared to 1/12th of the mass of an atom of $^{12}\text{C}$
    2 Define relative molecular mass, $M_r$, as the sum of the relative atomic masses. Relative formula mass, $M_r$, will be used for ionic compounds
    3 Calculate reacting masses in simple proportions. Calculations will not involve the mole concept
    한국어
    핵심 보충
    1 상대 원자 질량 $A_r$을 해당 원소의 동위원소들의 평균 질량을 1/12th의 $^{12}\text{C}$ 원자 하나의 질량과 비교한 것으로 정의
    2 상대 분자 질량, $M_r$을 상대 원자 질량의 합으로 정의함. 이온성 화합물에 대해서는 상대 공식 질량, $M_r$을 사용함
    3 간단한 비에서 반응하는 물질의 질량을 계산함. 계산에는 몰 개념은 포함되지 않음

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    A laboratory analytical balance
    A laboratory balance measures mass — the basis of mole calculations.

    The relative atomic mass 相对原子质量 ($A_r$) of an element 元素 is the average mass 质量 of its atoms compared to $\tfrac{1}{12}$ of the mass of one $^{12}\text{C}$ atom.

    The relative molecular mass 相对分子质量 ($M_r$) is the sum of the relative atomic masses of all the atoms in the molecule. For ionic compounds we use the relative formula mass 相对式量, found the same way from the formula.

    $$M_r(\text{H}_2\text{O}) = (2 \times 1) + 16 = 18$$

    Reacting masses by simple proportion

    You can sometimes find a reacting mass without the mole. If 24 g of magnesium makes 40 g of magnesium oxide, then 12 g of magnesium (half as much) makes 20 g of magnesium oxide.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Formula mass lab · ⁨화학식 질량 실험⁩

    mass = moles x Mr · ⁨질량 = 몰수 × Mr⁩

    Change number of formula units and see total mass scale. · ⁨화학식 단위 수를 변경하여 전체 질량 척도를 확인하세요.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    relative atomic mass/ˈrelətɪv əˈtɒmɪk mæs/ 상대 원자 질량
    element/ˈelɪmənt/ 원소
    mass/mæs/ 질량
    relative molecular mass/ˈrelətɪv məˈlekjʊlə mæs/ 상대 분자 질량
    relative formula mass/ˈrelətɪv ˈfɔːmjʊlə mæs/ 상대 식 질량
    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    3.3

    The mole

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    2 State that the mole, mol, is the unit of amount of substance and that one mole contains $6.02 \times 10^{23}$ particles, e.g. atoms, ions, molecules; this number is the Avogadro constant
    3 Use the relationship $\text{amount of substance (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$ to calculate: (a) amount of substance (b) mass (c) molar mass (d) relative atomic mass or relative molecular/formula mass (e) number of particles, using the value of the Avogadro constant
    4 Use the molar gas volume, taken as $24\text{ dm}^3$ at room temperature and pressure, r.t.p., in calculations involving gases
    1 State that concentration can be measured in $\text{g/dm}^3$ or $\text{mol/dm}^3$ 5 Calculate stoichiometric reacting masses, limiting reactants, volumes of gases at r.t.p., volumes of solutions and concentrations of solutions expressed in $\text{g/dm}^3$ and $\text{mol/dm}^3$, including conversion between $\text{cm}^3$ and $\text{dm}^3$
    6 Use experimental data from a titration to calculate the moles of solute, or the concentration or volume of a solution
    7 Calculate empirical formulae and molecular formulae, given appropriate data
    8 Calculate percentage yield, percentage composition by mass and percentage purity, given appropriate data
    한국어
    핵심 보충
    2 몰(mole), mol이 물질의 양의 단위이며, 1몰에는 $6.02 \times 10^{23}$개의 입자(예: 원자, 이온, 분자)가 포함되어 있음을 명시; 이 수值是 아보가드로 상수임
    3 관계식 $\text{amount of substance (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$을 사용하여 계산: (a) 물질의 양 (b) 질량 (c) 몰 질량 (d) 상대 원자 질량 또는 상대 분자/화합물 질량 (e) 아보가드로 상수의 값을 사용하여 입자의 수
    4 상온상압(r.t.p.)에서의 몰 기체 부피를 $24\text{ dm}^3$로 가정하여 기체 관련 계산에 적용
    1 농도를 $\text{g/dm}^3$ 또는 $\text{mol/dm}^3$ 단위로 측정함을 명시 5 스토이키오메트릭 반응 질량, 제한 반응물, 상온상압(r.t.p.)에서의 기체 부피, 용액의 부피 및 농도를 계산하며, 농도는 $\text{g/dm}^3$ 및 $\text{mol/dm}^3$로 표시되고, $\text{cm}^3$와 $\text{dm}^3$ 간의 변환을 포함함
    6 적정법 실험 데이터를 사용하여 용질의 몰 수, 또는 용액의 농도 또는 부피를 계산
    7 주어진 적절한 데이터를 사용하여 경험식과 분자식을 계산한다
    8 주어진 적절한 데이터를 사용하여 수율, 질량 백분비 조성 및 순도를 계산한다

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    The mole 摩尔 (symbol mol) is the unit for the amount of substance 物质的量. One mole of any substance contains $6.02 \times 10^{23}$ particles 粒子 (atoms, ions or molecules). This number is the Avogadro constant 阿伏伽德罗常数.

    The molar mass 摩尔质量 is the mass of one mole, in grams per mole (g/mol). Its number is the same as the $A_r$ or $M_r$. The key relationship is:

    $$\text{amount (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$$

    Worked example. How many moles are in 36 g of water? Molar mass of water $= 18$ g/mol.

    $$n = \frac{36}{18} = 2 \text{ mol}$$

    To find the number of particles, multiply the moles by the Avogadro constant.

    Volumes of gases

    At room temperature and pressure (r.t.p.), one mole of any gas takes up the same volume 体积. This molar gas volume 摩尔气体体积 is $24 \text{ dm}^3$.

    Three balloons of the same size holding one mole of hydrogen, oxygen and carbon dioxide: different masses but the same 24 cubic decimetres
    One mole of any gas fills 24 cubic decimetres at room temperature and pressure
    $$\text{volume of gas (dm}^3) = \text{amount (mol)} \times 24$$

    Worked example. What volume does $0.25$ mol of carbon dioxide occupy at r.t.p.?

    $$\text{volume} = 0.25 \times 24 = 6 \text{ dm}^3$$

    Concentration of solutions

    The concentration 浓度 of a solution 溶液 can be given in $\text{g/dm}^3$ or in $\text{mol/dm}^3$.

    $$\text{concentration (mol/dm}^3) = \frac{\text{amount of solute (mol)}}{\text{volume (dm}^3)}$$

    Remember to convert volume: $1 \text{ dm}^3 = 1000 \text{ cm}^3$, so divide a volume in $\text{cm}^3$ by 1000.

    A mole map with moles in the centre, linked to mass, gas volume, concentration and number of particles by their conversion factors
    Moles sit at the centre: multiply going outwards, divide coming back (concentration is moles ÷ volume)
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Mole particle lab · ⁨摩尔 입자 실험⁩

    particles = n x Avogadro constant · ⁨粒子数 = n × 阿伏伽德罗常数⁩

    Change moles and see particle number scale with Avogadro constant. · ⁨몰 수를 변경하여 아보가드로 상수와 함께 입자 수 척도를 확인하세요.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    mole/məʊl/ 몰
    amount of substance/əˈmaʊnt ɒv ˈsʌbstəns/ 물질의 양
    particles/ˈpɑːtɪklz/ 입자
    Avogadro constant/ˌævəˈɡædrəʊ ˈkɒnstənt/ 아보가드로 상수
    molar mass/ˈməʊlə mæs/ 몰 질량
    volume/ˈvɒljuːm/ 부피
    molar gas volume/ˈməʊlə ɡæs ˈvɒljuːm/ 몰 기체 부피
    concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ 농도
    solution/səˈluːʃn/ 용액
    3.3

    Doing reaction calculations

    A titration being carried out in a laboratory
    A titration measures exactly how much acid reacts with a base.

    Most calculations follow the same steps: change the known amount into moles, use the balanced equation to find the moles of what you want, then change back into mass, volume or concentration.

    Worked example. What mass of magnesium oxide forms when 12 g of magnesium burns completely? $2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$. ($A_r$: Mg $= 24$, O $= 16$.)

    Moles of Mg $= 12 / 24 = 0.5$ mol. The ratio Mg : MgO is $1 : 1$, so $0.5$ mol of MgO forms. Its molar mass is $24 + 16 = 40$ g/mol, so the mass is $0.5 \times 40 = 20$ g — the same answer as the simple-proportion method above.

    Limiting reactant

    When two reactants are mixed, often one runs out first. This is the limiting reactant 限量反应物. It decides how much product can form; any other reactant is in excess (left over).

    Four A particles and two B particles react to make two products, leaving two A particles unreacted
    B runs out first, so it is the limiting reactant and sets how much product forms; the spare A is left over in excess

    Worked example. 8 g of hydrogen reacts with 8 g of oxygen: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$. Which is the limiting reactant, and what mass of water forms? ($A_r$: H $= 1$, O $= 16$.)

    Moles of $\text{H}_2 = 8 / 2 = 4$ mol; moles of $\text{O}_2 = 8 / 32 = 0.25$ mol. The equation needs $2\text{H}_2$ for every one $\text{O}_2$, so $0.25$ mol of $\text{O}_2$ reacts with only $0.5$ mol of $\text{H}_2$. There is far more hydrogen than that, so oxygen is the limiting reactant and the hydrogen is in excess. The oxygen makes $2 \times 0.25 = 0.5$ mol of water, so the mass is $0.5 \times 18 = 9$ g. Always work in moles, not masses — the reactant with the smaller mass is not always the one that runs out.

    Titration calculation

    In a titration 滴定 you measure the volume of one solution that reacts with another. From the volume and concentration you find the moles of one solute 溶质, then use the equation ratio to find the moles, concentration or volume of the other.

    Worked example. $25.0 \text{ cm}^3$ of sodium hydroxide solution is exactly neutralised by $20.0 \text{ cm}^3$ of $0.10 \text{ mol/dm}^3$ hydrochloric acid. $\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$. Find the concentration of the sodium hydroxide.

    Moles of HCl $= 0.10 \times \dfrac{20.0}{1000} = 0.0020$ mol. The ratio is $1 : 1$, so there are $0.0020$ mol of NaOH in $25.0 \text{ cm}^3$:

    $$\text{concentration} = \frac{0.0020}{25.0 / 1000} = 0.08 \text{ mol/dm}^3$$
    The titration calculation as a flow: the known acid gives its moles, the equation's 1 to 1 ratio gives the moles of sodium hydroxide, and dividing by its volume gives the concentration
    The titration calculation: known solution to moles, ratio, then the unknown concentration

    Empirical and molecular formulae from data

    To find an empirical formula from masses or percentages:

    1. Divide each element's mass (or %) by its $A_r$.
    2. Divide all the answers by the smallest one to get the simplest ratio.

    To find the molecular formula, compare the empirical formula mass with the real $M_r$ and multiply up.

    Worked example. A compound contains $40\%$ calcium, $12\%$ carbon and $48\%$ oxygen by mass. Find its empirical formula. ($A_r$: Ca $= 40$, C $= 12$, O $= 16$.)

    Divide each percentage by its $A_r$: Ca $= 40/40 = 1$, C $= 12/12 = 1$, O $= 48/16 = 3$. The ratio is $1 : 1 : 3$, so the empirical formula is $\text{CaCO}_3$.

    Percentages

    • Percentage yield 产率 compares how much product you actually got with the most you could get: $\dfrac{\text{actual}}{\text{theoretical}} \times 100$.
    • Percentage composition by mass 质量分数 of an element $= \dfrac{\text{mass of the element}}{M_r} \times 100$.
    • Percentage purity 纯度 $= \dfrac{\text{mass of pure substance}}{\text{mass of impure sample}} \times 100$.

    Worked example. Find the percentage by mass of nitrogen in ammonium nitrate, $\text{NH}_4\text{NO}_3$. ($A_r$: N $= 14$, H $= 1$, O $= 16$.)

    $M_r = (2 \times 14) + (4 \times 1) + (3 \times 16) = 80$. The mass of nitrogen is $2 \times 14 = 28$, so

    $$\% \text{ nitrogen} = \frac{28}{80} \times 100 = 35\%$$

    Worked example. A reaction could make at most 5.0 g of product, but only 4.0 g is actually collected. Find the percentage yield.

    $$\% \text{ yield} = \frac{4.0}{5.0} \times 100 = 80\%$$

    Some product is always lost — left behind in the apparatus, or used up in side reactions — so the yield is almost never $100\%$.

    Worked example. A 50 g sample of impure calcium carbonate contains 45 g of pure calcium carbonate. Find its percentage purity.

    $$\% \text{ purity} = \frac{45}{50} \times 100 = 90\%$$
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Reaction calculation route · ⁨반응 계산 경로⁩

    Follow a known mass through a balanced equation to the answer. · ⁨알고 있는 질량을 통해 균형 잡힌 방정식을 따라 답까지 유도하세요.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    limiting reactant/ˈlɪmɪtɪŋ rɪˈæktənt/ 한계 시약(limiting reactant)
    titration/taɪˈtreɪʃn/ 적정 분석
    solute/ˈsɒljuːt/ 용질
    percentage yield/pəˈsentɪdʒ jiːld/ 수율
    percentage composition by mass/pəˈsentɪdʒ ˌkɒmpəˈzɪʃn baɪ mæs/ 질량 기준 퍼센트 조성
    percentage purity/pəˈsentɪdʒ ˈpjʊərɪti/ 퍼센트 순도
    3.3

    Exam tips

    • Always turn masses, gas volumes and concentrations into moles first, use the balanced equation's ratio, then convert back. Never compare masses directly across an equation.
    • Key formulas: $n = \dfrac{\text{mass}}{M_r}$, gas volume $= n \times 24\ \text{dm}^3$ at r.t.p., and concentration $= \dfrac{n}{\text{volume in dm}^3}$. Change cm³ to dm³ by dividing by 1000.
    • To balance a symbol equation you may only change the big numbers in front of a formula, never the small subscripts inside it.
    • The limiting reactant is the one that runs out (fewest moles once you allow for the ratio); it sets how much product forms. The other reactant is in excess.
    • Percentage yield = actual ÷ theoretical × 100; percentage purity = mass of pure substance ÷ mass of sample × 100. Both are always 100% or less.
  • 4

    Electrochemistry · ⁨전기화학⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    4.1

    Electrolysis · ⁨전기분해⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Define electrolysis as the decomposition of an ionic compound, when molten or in aqueous solution, by the passage of an electric current 8 Describe the transfer of charge during electrolysis to include: (a) the movement of electrons in the external circuit (b) the loss or gain of electrons at the electrodes (c) the movement of ions in the electrolyte
    2 Identify in simple electrolytic cells: (a) the anode as the positive electrode (b) the cathode as the negative electrode (c) the electrolyte as the molten or aqueous substance that undergoes electrolysis
    3 Identify the products formed at the electrodes and describe the observations made during the electrolysis of: (a) molten lead(II) bromide (b) concentrated aqueous sodium chloride (c) dilute sulfuric acid using inert electrodes made of platinum or carbon/graphite 9 Identify the products formed at the electrodes and describe the observations made during the electrolysis of aqueous copper(II) sulfate using inert carbon/graphite electrodes and when using copper electrodes
    4 State that metals or hydrogen are formed at the cathode and that non-metals (other than hydrogen) are formed at the anode
    5 Predict the identity of the products at each electrode for the electrolysis of a binary compound in the molten state 10 Predict the identity of the products at each electrode for the electrolysis of a halide compound in dilute or concentrated aqueous solution
    11 Construct ionic half-equations for reactions at the anode (to show oxidation) and at the cathode (to show reduction)
    6 State that metal objects are electroplated to improve their appearance and resistance to corrosion
    7 Describe how metals are electroplated
    한국어
    핵심 보충
    1 전해질을 용융 상태 또는 수용액 상태에서 전기류가 흐를 때 이온 화합물이 분해되는 현상으로 정의한다. 8 전해질 내에서의电荷 이동 과정을 설명한다: (a) 외부 회로 내의 전자 이동, (b) 전극에서의 전자 손실 또는 획득, (c) 전해질 내의 이온 이동
    2 단순 전해 셀에서 다음을 식별함: (a) 양극을 양극(+)으로 (b) 음극을 음극(-)으로 (c) 전해질을 용융 상태 또는 수용액 상태인 전해되는 물질로
    3 백금이나 탄소/그래파이트 등 비활성 전극을 사용하여 다음 물질의 전해질에서 전극에 생성되는 산물을 식별하고 관찰된 현상을 서술한다: (a) 용융된 브롬화 납(II), (b) 농축 염수소산 나트륨 수용액, (c) 희석 황산. 9 비활성 탄소/그래파이트 전극을 사용할 때와 구리 전극을 사용할 때의 황산구리(II) 수용액 전해질에서 전극에 생성되는 산물을 식별하고 관찰된 현상을 서술한다
    4 음극에서는 금속이나 수소, 양극에서는非金属(수소 제외)이 생성됨을 밝힘
    5 용융 상태인 이원 화합물의 전해질에서 각 전극에 생성될 산물의 정체를 예측한다. 10 희석 또는 농축 수용액 상태인 할로겐 화합물의 전해질에서 각 전극에 생성될 산물의 정체를 예측한다
    11 양극(산화 반응)과 음극(환원 반응)에서의 반응에 대한 이온 반반응식을 작성한다
    6 금속 물체의 외관을 개선하고 부식에 대한 저항성을 높이기 위해的电镀가 이루어짐을 밝힘
    7 금속的电镀 방법을 설명함

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English
    Electrolysis: ions discharge at the electrodes

    Electrolysis 电解 is the breaking down (decomposition 分解) of an ionic compound 离子化合物 — when it is molten 熔融 or in aqueous 水溶液 solution — by passing an electric current 电流 through it.

    It only works when the substance is molten or dissolved, because then the ions 离子 are free to move and carry the charge. A solid ionic compound cannot be electrolysed because its ions are locked in place.

    The electrolytic cell

    The set-up is called an electrolytic cell 电解池. Two electrodes 电极 (solid conductors) dip into the electrolyte 电解质 — the molten or aqueous substance being broken down.

    • The anode 阳极 is the positive ($+$) electrode.
    • The cathode 阴极 is the negative ($-$) electrode.

    The electrodes are often inert 惰性 (they do not react), such as platinum 铂 or carbon/graphite 石墨.

    What is formed at each electrode

    There is a simple rule:

    • Metals 金属 or hydrogen 氢气 are formed at the cathode.
    • Non-metals 非金属 (other than hydrogen) are formed at the anode.

    For aqueous solutions, the product can depend on whether the solution is dilute 稀 or concentrated 浓. Here are the three Core examples:

    Electrolyte At the cathode ($-$) At the anode ($+$)
    molten lead(II) bromide, $\text{PbBr}_2$ lead 铅 (silvery liquid) bromine 溴 (red-brown vapour)
    concentrated aqueous sodium chloride hydrogen (bubbles of gas) chlorine 氯气 (pale green gas)
    dilute sulfuric acid 硫酸 hydrogen (bubbles of gas) oxygen 氧气 (bubbles of gas)

    Worked example. Predict the products of electrolysing molten zinc chloride, $\text{ZnCl}_2$. Because it is molten, only zinc ions and chloride ions are present - there is no water to complicate things. Zinc is a metal, so it forms at the cathode: $\text{Zn}^{2+}$ ions gain electrons and silvery zinc appears. Chlorine is a non-metal, so it forms at the anode: pale green chlorine gas bubbles off. Always check the state first. A molten compound simply gives you its own two elements, while an aqueous one brings water into the competition - which is why concentrated sodium chloride solution gives hydrogen at the cathode rather than sodium.

    How the charge moves

    During electrolysis:

    • Electrons 电子 move through the wires (the external circuit 外电路) from the power supply.
    • At the cathode, positive ions gain electrons. Gaining electrons is reduction 还原.
    • At the anode, negative ions lose electrons. Losing electrons is oxidation 氧化.
    • Inside the electrolyte, the ions move: positive ions go to the cathode and negative ions go to the anode.

    You can write a half-equation 半反应式 for each electrode. For molten lead(II) bromide:

    $$\text{Pb}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Pb} \quad (\text{cathode, reduction})$$
    $$2\text{Br}^{-} \rightarrow \text{Br}_2 + 2e^{-} \quad (\text{anode, oxidation})$$

    Electrolysis of copper(II) sulfate

    The product at the anode depends on the electrode:

    • With inert carbon electrodes: copper 铜 forms at the cathode and oxygen forms at the anode. The blue colour of the solution slowly fades as copper is removed.
    • With copper electrodes: copper forms at the cathode, while the anode itself dissolves into the solution. The blue colour stays the same. This is used to purify copper.

    Electroplating

    Electroplating 电镀 means covering a metal object with a thin layer of another metal. This improves its appearance and its resistance to corrosion 腐蚀 (rusting and wearing away).

    To electroplate an object:

    • the object to be coated is made the cathode;
    • the plating metal is made the anode;
    • the electrolyte is a solution containing ions of the plating metal.
    한국어
    전해질: 이온이 전극에서 방전됨

    전기분해는 이온 화합물이 용융 상태이거나 수용액일 때 전류를 통과시켜 분해(분해)시키는 과정입니다.

    수소 전기분해 장치
    전기분해 셀은 전류를 사용하여 화합물을 분해합니다.

    이것은 물질이 용융되거나 용해되었을 때만 작동합니다. 그러면 이온이 자유롭게 움직여 전하를 운반할 수 있기 때문입니다. 고체 이온 화합물은 이온이 고정되어 있어 전기분해할 수 없습니다.

    작은 전해 실험: 물이 담긴 비커에 거꾸로 세운 계량관 두 개가 놓여 있고, 9볼트 배터리와 연결되어 있으며 각 관 상단에 가스가 채워져 있어 한 관의 가스 양이 다른 관보다 약 두 배 많은 모습
    물의 전해: 각 전극에서 기포가 발생하여 위쪽 관에 모이며, 산소보다 수소 약 두 배가 생성됨

    전해전지

    이 장치의 명칭은 전해전지입니다. 두 전극(고체 도체)이 전해질—분해되는 용융 상태 또는 수용액 물질—에 담겨 있습니다.

    • 양극은 양($+$) 전극입니다.
    • 음극은 음($-$) 전극입니다.

    전극은 종종 불활성 (반응하지 않음)인 플래티늄이나 탄소/그래파이트 등입니다.

    각 전극에서 생성되는 물질

    간단한 규칙이 있습니다:

    금속/수소는 음극에서 형성되며, 비금속은 양극에서 형성됨
    음극에서는 금속과 수소가 형성되며, 양극에서는 비금속이 형성됨
    • 금속 또는 수소는 음극에서 형성됩니다.
    • 비금속 (수소를 제외함)은 양극에서 형성됩니다.

    수용액의 경우, 생성물은 용액이 희석되었는지 농축되었는지에 따라 달라질 수 있습니다. 여기 핵심 예제 세 가지가 있습니다:

    전해질 음극에서 ($-$) 양극에서 ($+$)
    용융된 브롬화 납(II), $\text{PbBr}_2$ 납 (은색 액체) 브롬 (적갈색 기체)
    농축된 염화 나트륨 수용액 수소 (기포) 염소 (연한 초록색 기체)
    희석 황산 수소 (기포) 산소 (기포)

    해설 예제. 용융된 아연 클로라이드, $\text{ZnCl}_2$을 전해할 때 생성물을 예측해 보십시오. 용융 상태이므로 아연 이온과 염화 이온만 존재하며,水是 없습니다. 아연은 금속이므로 음극에서 형성됩니다: $\text{Zn}^{2+}$ 이온이 전자를 얻어 은색 아연이 나타납니다. 염소는 비금속이므로 양극에서 형성됩니다: 연한 초록색 염소 기체가 기포로 빠져나옵니다. 항상 상태(state)를 먼저 확인하십시오. 용융된 화합물은 단순히 그 자체 두 원소를 주지만, 수용액은 물을 경쟁에 참여시켜-그것이 바로 농축된 염화 나트륨 용액이 음극에서 나트륨 대신 수소를 주는 이유입니다.

    전하의 이동 방식

    전해 중:

    • 전자는 전원 공급장치로부터 외부 회로를 통해 wires를 이동합니다.
    • 음극에서는 양이온이 전자를 얻습니다. 전자를 얻는 것은 환원입니다.
    • 양극에서는 음이온이 전자를 잃습니다. 전자를 잃는 것은 산화입니다.
    • 전해질 내부에서는 이온들이 이동합니다: 양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 이동합니다.

    각 전극에 대한 반 반응식을 쓸 수 있습니다. 용융된 브롬화 납(II)의 경우:

    $$\text{Pb}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Pb} \quad (\text{cathode, reduction})$$
    $$2\text{Br}^{-} \rightarrow \text{Br}_2 + 2e^{-} \quad (\text{anode, oxidation})$$

    용융 브롬화 납의 전해전지: 용융물에 담긴 음극과 양극에 연결된 직류 전원, 음극으로 이동하는 납 이온, 양극으로 이동하는 브롬 이온 *용융된 브롬화 납(II)에서, $\text{Pb}^{2+}$은 음극으로 이동하고 $\text{Br}^-$은 양극으로 이동하여 각각 방전됨

    황산 구리(II)의 전해

    양극의 생성물은 전극 종류에 따라 다릅니다:

    • 불활성 탄소 전극 사용 시: 구리가 음극에서 형성되고 산소가 양극에서 형성됩니다. 구리가 제거되면서 용액의 파란색이 서서히 옅어집니다.
    • 구리 전극 사용 시: 구리가 음극에서 형성되고, 양극 자체가 용액에 녹아듭니다. 파란색은 유지됩니다. 이는 구리의 정제에 사용됩니다.

    도금

    도금이란 금속 물체 표면에 다른 금속의 얇은 층을 덮는 것입니다. 이는 외관을 개선하고 부식 (녹슬거나 마모됨)에 대한 저항성을 높입니다.

    물체를 도금하기 위해:

    • 도금될 물체는 음극으로 만듭니다;
    • 도금할 금속은 양극으로 만듭니다;
    • 전해질은 도금 금속 이온이 포함된 용액입니다.
    황산 구리(II) 용액에서 물체를 음극으로, 순수 구리 막대를 양극으로 사용한 도금 전지
    도금하려면, 도금 금속 이온 용액 속에서 물체를 음극으로 하고 도금 금속을 양극으로 설정해야 함
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Inside an electrolysis cell · ⁨전해 셀 내부⁩

    Pick an electrolyte and watch ions move: positive ions to the cathode, negative ions to the anode. · ⁨전해액을 선택하고 이온이 움직이는 것을 관찰하십시오: 양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 이동합니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    electrolysis/ɪlekˈtrɒləsɪs/ 전해
    decomposition/ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ 분해
    ionic compound/aɪˈɒnɪk ˈkɒmpaʊnd/ 이온 화합물
    molten/ˈməʊltn/ 융해 상태의
    aqueous/ˈeɪkwɪəs/ 수용액 상태의
    electric current/ɪˈlektrɪk ˈkʌrənt/ 전류 강도
    ions/ˈaɪɒnz/ 이온
    electrolytic cell/ɪˌlektrəˈlɪtɪk sel/ 전해 셀(electrolytic cell)
    electrodes/ɪˈlektrəʊdz/ 전극
    electrolyte/ɪˈlektrəlaɪt/ 전해질
    anode/ˈænəʊd/ 양극(anode)
    cathode/ˈkæθəʊd/ 음극(cathode)
    inert/ɪˈnɜːt/ 불활성인
    platinum/ˈplætɪnəm/ 백금
    graphite/ˈɡræfaɪt/ 흑연
    metals/ˈmetlz/ 금속
    hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ 수소
    non-metals/nɒn ˈmetlz/ 비금속 원소
    dilute/daɪˈluːt/ 희석된
    concentrated/ˈkɒnsəntreɪtɪd/ 농도 높은
    lead/liːd/ 인도하다, 이끌다
    bromine/ˈbrəʊmaɪn/ 브롬
    chlorine/ˈklɔːriːn/ 염소
    sulfuric acid/sʌlˈfjʊərɪk ˈæsɪd/ 황산
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 산소
    electrons/ɪˈlektrɒnz/ 전자
    external circuit/ekˈstɜːnl ˈsɜːkɪt/ 외부 회로
    reduction/rɪˈdʌkʃn/ 환원
    oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ 산화
    half-equation/hɑːf ɪˈkweɪʒn/ 반응식(반 반응)
    copper/ˈkɒpə/ 구리
    electroplating/ɪˌlektrəʊˈpleɪtɪŋ/ 도금
    corrosion/kəˈrəʊʒn/ 부식
    4.2

    Hydrogen–oxygen fuel cells · ⁨수소-산소 연료전지⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State that a hydrogen–oxygen fuel cell uses hydrogen and oxygen to produce electricity with water as the only chemical product 2 Describe the advantages and disadvantages of using hydrogen–oxygen fuel cells in comparison with gasoline/petrol engines in vehicles
    한국어
    핵심 보충
    1 수소-산소 연료전지는 수소와 산소를 사용하여 전기를 생산하며, 화학적 생성물은 물 뿐임을 명시한다. 2 자동차의 가솔린 엔진에 비해 수소-산소 연료전지를 사용하는 장단점을 설명한다

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    A fuel cell 燃料电池 uses hydrogen and oxygen to make electricity directly. The only chemical product is water.

    $$2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$$

    It is useful to compare a fuel cell with a normal petrol (gasoline) engine in a vehicle.

    Hydrogen–oxygen fuel cell Petrol engine
    Main product water only carbon dioxide and pollutants 污染物
    Effect on air clean adds to air pollution
    Fuel storage hydrogen is hard and dangerous to store (flammable, needs high pressure) petrol is easy to store
    Source hydrogen may be made using fossil fuels made from crude oil

    Advantages of the fuel cell: the only product is water, so it does not pollute the air, and it changes chemical energy into electricity efficiently. Disadvantages: hydrogen is hard to store and transport safely, and producing the hydrogen can still use energy from fossil fuels.

    한국어

    연료전지는 수소와 산소를 사용하여 직접 전기를 생산합니다. 유일한 화학적 생성물은 물입니다.

    $$2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$$

    수소와 산소를 두 전극에 공급하는 수소-산소 연료전지, 외부 회로를 통해 모터가 작동하고, 물이 유일한 생성물로 배출됨 *수소-산소 연료전지는 화학 에너지를 직접 전기로 변환하며, 물만이 유일한 생성물임

    일반 자동차의 가솔린 엔진과 연료전지를 비교하는 것이 유용합니다.

    수소-산소 연료전지 가솔린 엔진
    주요 생성물 오직 물 이산화탄소 및 오염 물질
    대기 영향 청정 대기 오염 증가
    연료 저장 수소는 저장하기 어렵고 위험함 (가연성, 고압 필요) 가솔린은 저장하기 쉬움
    원천 화석 연료를 사용하여 생성될 수 있음 원유에서 유래

    장점: 유일한 생성물이 물이므로 대기를 오염시키지 않으며, 화학 에너지를 전기로 효율적으로 변환합니다. 단점: 수소는 안전하게 저장하고 운송하기 어렵으며, 수소 생산 과정에서도 여전히 화석 연료의 에너지를 사용할 수 있습니다.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Inside a hydrogen–oxygen fuel cell · ⁨수소-산소 연료전지 내부⁩

    Step through a fuel cell. Hydrogen and oxygen combine to make water, and the energy of that reaction is released as electricity — with no carbon dioxide. · ⁨연료전지의 작동 원리. 수소와 산소가 결합하여 물을 생성하고, 이 반응의 에너지가 전기로 방출되는데 — 탄소 화합물(이산화탄소)은 발생하지 않는다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    fuel cell/ˈfjuːəl sel/ 연료 전지
    pollutants/pəˈluːtənts/ 오염 물질
    4.2

    Exam tips · ⁨시험 팁⁩

    English
    • At the cathode (negative) you get a metal or hydrogen; at the anode (positive) you get a non-metal. Positive ions move to the cathode, negative ions to the anode.
    • A molten compound just gives its two elements. An aqueous solution can give something different (concentrated sodium chloride gives hydrogen and chlorine, not sodium).
    • Reduction is gain of electrons (at the cathode); oxidation is loss of electrons (at the anode). Remember OIL RIG.
    • In a half-equation the atoms and the charges must balance, with the electrons on the correct side: $\text{Pb}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Pb}$ (cathode).
    • To electroplate an object, make it the cathode, make the plating metal the anode, and use a solution containing ions of the plating metal.
    한국어
    • 음극 (음)에서는 금속 또는 수소를 얻고, 양극 (양)에서는 비금속을 얻습니다. 양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 이동합니다.
    • 용융된 화합물은 두 원소만 생성합니다. 수용액은 다른 산물을 낼 수 있습니다(예: 농축 염화나트륨 수용액은 나트륨이 아닌 수소와 염소를 생성함).
    • 환원은 전자의 획득입니다(음극에서 발생); 산화는 전자의 손실입니다(양극에서 발생). OIL RIG를 기억하세요.
    • 반응식에서는 원자와 전하가 균형을 이루어야 하며, 전자는 올바른 쪽에 위치해야 합니다: $\text{Pb}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Pb}$ (음극).
    • 물체에 도금하려면, 이를 음극으로 만들고 도금 금속을 양극으로 설정하며, 도금 금속 이온이 포함된 용액을 사용해야 합니다.
  • 5

    Chemical energetics · ⁨화학적 열역학⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    5.1

    Exothermic and endothermic reactions · ⁨발열 반응과 흡열 반응⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State that an exothermic reaction transfers thermal energy to the surroundings leading to an increase in the temperature of the surroundings 4 State that the transfer of thermal energy during a reaction is called the enthalpy change, $\Delta H$, of the reaction. $\Delta H$ is negative for exothermic reactions and positive for endothermic reactions
    2 State that an endothermic reaction takes in thermal energy from the surroundings leading to a decrease in the temperature of the surroundings
    5 Define activation energy, $E_a$, as the minimum energy that colliding particles must have to react
    3 Interpret reaction pathway diagrams showing exothermic and endothermic reactions 6 Draw and label reaction pathway diagrams for exothermic and endothermic reactions using information provided, to include: (a) reactants (b) products (c) enthalpy change of the reaction, $\Delta H$ (d) activation energy, $E_a$
    7 State that bond breaking is an endothermic process and bond making is an exothermic process and explain the enthalpy change of a reaction in terms of bond breaking and bond making
    8 Calculate the enthalpy change of a reaction using bond energies
    한국어
    핵심 보충
    1 발열 반응이 열 에너지를 주변 환경으로 전달하여环境温度 상승을 일으킴을 서술한다. 4 반응 중 열 에너지의 전달을 해당 반응의 엔탈피 변화, $\Delta H$,라고 한다. $\Delta H$는 발열 반응에서 음수이고 흡열 반응에서 양수이다.
    2 흡열 반응이 주위 환경으로부터 열 에너지를 흡수하여 주위의 온도가 감소함을 밝힘
    5 충돌하는 입자가 반응하기 위해 가져야 하는 최소 에너지를 활성화 에너지, $E_a$,로 정의한다
    3 발열 반응과 흡열 반응을 나타내는 반응 경로 도해를 해석한다. 6 제공된 정보를 사용하여 발열 반응과 흡열 반응에 대한 반응 경로 도해를 그리고 표시한다: (a) 반응물, (b) 생성물, (c) 반응의 엔탈피 변화, $\Delta H$, (d) 활성화 에너지, $E_a$
    7 결합 끊기기는 흡열 과정이며 결합 형성은 발열 과정임을 명시하고, 반응의 엔탈피 변화를 결합 끊기와 형성 관점에서 설명한다
    8 결합 에너지를 사용하여 반응의 엔탈피 변화를 계산한다

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English
    Reaction profile: exothermic energy change

    In every chemical reaction, energy is transferred. The reaction is either exothermic or endothermic, depending on which way the energy moves.

    • An exothermic reaction 放热反应 gives out thermal energy 热能 to the surroundings 环境. So the temperature of the surroundings goes up.
    • An endothermic reaction 吸热反应 takes in thermal energy from the surroundings. So the temperature of the surroundings goes down.

    Examples of exothermic reactions are combustion 燃烧 (burning a fuel) and neutralisation 中和 (an acid reacting with an alkali). An example of an endothermic reaction is the thermal decomposition 分解 of a compound (breaking it down using heat).

    한국어
    반응 프로파일: 발열 에너지 변화
    营불타는 나무의 모습
    나무를 태우는 것은 발열 반응이며, 주변 환경으로 열을 방출합니다.

    모든 화학 반응에서 에너지가 이동합니다. 에너지의 흐름 방향에 따라 반응은 발열 또는 흡열 반응이 됩니다.

    • 발열 반응은 주변 환경으로 열에너지를 방출하므로, 주변 환경의 온도가 오릅니다.
    • 흡열 반응은 주변 환경으로부터 열에너지를 흡수하므로, 주변 환경의 온도가 내립니다.

    발열 반응의 예로는 연소(연료 연소)와 중화(산과 염기의 반응)가 있습니다. 흡열 반응의 예로는 화합물의 열적 분해(열을 사용하여 분해하는 과정)가 있습니다.

    두 개의 온도계: 발열 반응에서는读数가 오르고, 흡열 반응에서는读数가 떨어짐
    발열 반응은 주변을 따뜻하게 하고, 흡열 반응은 주변을 차갑게 합니다
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Exothermic & endothermic · ⁨발열 & 흡열⁩

    ΔH = products − reactants · ⁨ΔH = 생성물 − 시약⁩

    Exothermic drops to lower-energy products (releases heat); endothermic climbs to higher. · ⁨발열 반응은 저에너지 생성물로 떨어지며(열 방출); 흡열 반응은 고에너지 쪽으로 상승한다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    exothermic reaction/eɡzəˈðɜːmɪk rɪˈækʃn/ 발열 반응
    thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ 열에너지
    surroundings/səˈraʊndɪŋz/ 주위 환경
    endothermic reaction/ˌendəʊˈθɜːmɪk rɪˈækʃn/ 흡열 반응
    combustion/kəmˈbʌstʃn/ 연소
    neutralisation/ˌnjuːtrəlaɪˈzeɪʃn/ 중화 반응
    decomposition/ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ 분해
    enthalpy change/enˈθælpi tʃeɪndʒ/ 엔탈피 변화
    activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ 활성화 에너지
    colliding/kəˈlaɪdɪŋ/ 충돌하는
    particles/ˈpɑːtɪklz/ 입자
    reaction pathway diagram/rɪˈækʃn ˈpæθweɪ ˈdaɪəɡræm/ 반응 경로 도표
    reactants/rɪˈæktənts/ 반응물
    products/ˈprɒdʌkts/ 생성물
    bond breaking/bɒnd ˈbreɪkɪŋ/ 결합 단열
    bond making/bɒnd ˈmeɪkɪŋ/ 결합 형성
    5.1

    Enthalpy change, ΔH · ⁨엔탈피 변화, ΔH⁩

    English

    The amount of thermal energy transferred in a reaction is called the enthalpy change 焓变. It is written as $\Delta H$ and has these signs:

    • $\Delta H$ is negative for an exothermic reaction, because energy leaves the chemicals.
    • $\Delta H$ is positive for an endothermic reaction, because energy is taken in.
    한국어

    반응에서 이동한 열에너지의 양을 엔탈피 변화라고 합니다. 기호는 $\Delta H$이며 다음과 같은 부호를 가집니다:

    • $\Delta H$는 발열 반응에서 음수(-) 입니다. 화학 물질에서 에너지가 빠져나가기 때문입니다.
    • $\Delta H$는 흡열 반응에서 양수(+) 입니다. 에너지가 흡수되기 때문입니다.
    번젠 불꽃이 에너지를 공급함: 엔탈피 변화 ΔH는 일정 압력에서의 열 이동량
    번젠 불꽃이 에너지를 공급함: 엔탈피 변화 ΔH는 일정 압력에서의 열 이동량
    5.1

    Activation energy · ⁨활성화 에너지⁩

    English

    Particles do not react every time they meet. The activation energy 活化能 ($E_a$) is the smallest amount of energy that colliding 碰撞 particles 粒子 must have before they can react. It is like a hill the particles must get over before the reaction can happen.

    한국어

    입자가 만나면 매번 반응하지 않습니다. 활성화 에너지($E_a$)는 입자가 반응하기 전에 충돌할 수 있는 최소한의 에너지량입니다. 이는 입자가 반응이 일어나기 전에 넘어야 할 '산'과 같습니다.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Activation energy · ⁨활성화 에너지⁩

    Ea = the energy barrier · ⁨Ea = 에너지 장벽⁩

    Every reaction must climb the activation-energy barrier before products can form. · ⁨모든 반응은 생성물이 형성되기 전에 반드시 활성화 에너지 장벽을 넘어야 한다.⁩

    5.1

    Reaction pathway diagrams · ⁨반응 경로도⁩

    English

    A reaction pathway diagram 反应进程图 shows how the energy changes as a reaction happens. Energy is on the vertical axis, and the progress of the reaction is on the horizontal axis.

    • The line starts at the energy level of the reactants 反应物.
    • It rises over a 'hill' — the height of this hill is the activation energy $E_a$.
    • It then falls or rises to the energy level of the products 生成物.
    • The gap between the reactant level and the product level is the enthalpy change $\Delta H$.

    For an exothermic reaction, the products are lower than the reactants, so energy is given out and $\Delta H$ is negative.

    For an endothermic reaction, the products are higher than the reactants, so energy is taken in and $\Delta H$ is positive.

    한국어

    반응 경로도는 반응이 진행됨에 따라 에너지가 어떻게 변하는지를 보여줍니다. 세로축에는 에너지가, 가로축에는 반응의 진행 상황이 표시됩니다.

    • 선은 시약의 에너지 준위에서 시작됩니다.
    • '산' 위를 올라갑니다. 이 산의 높이가 활성화 에너지 $E_a$입니다.
    • 이후 생성물의 에너지 준위로 내려가거나 올라갑니다.
    • 시약 수준과 생성물 수준 사이의 차이는 엔탈피 변화 $\Delta H$입니다.

    발열 반응의 경우, 생성물이 시약보다 낮으므로 에너지가 방출되며 $\Delta H$은 음수입니다.

    흡열 반응의 경우, 생성물이 시약보다 높으므로 에너지가 흡수되며 $\Delta H$은 양수입니다.

    두 가지 반응 경로도: 생성물이 시약 아래인 발열 반응도와 생성물이 시약 위에 있는 흡열 반응도
    발열 반응은 시작점보다 아래에서 끝남($\Delta H<0$); 흡열 반응은 위쪽에서 끝남($\Delta H>0$)
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Reaction pathway diagrams · ⁨반응 경로 도표⁩

    Drag ΔH and the activation energy. Exothermic releases energy; endothermic takes it in; the hump is the energy barrier. · ⁨ΔH와 활성화 에너지를 드래그하십시오. 발열 반응은 에너지를 방출하고, 흡열 반응은 에너지를 흡수하며, 돌출部分是能量壁垒。⁩

    5.1

    Bonds and energy · ⁨결합과 에너지⁩

    English

    A reaction involves breaking the bonds in the reactants and making new bonds in the products.

    • Bond breaking 断键 takes in energy, so it is an endothermic step.
    • Bond making 成键 gives out energy, so it is an exothermic step.

    The bond energy 键能 is the energy needed to break one mole of a particular bond. You can use bond energies to find the enthalpy change:

    $$\Delta H = (\text{energy to break all bonds}) - (\text{energy released making all bonds})$$

    If more energy is given out making bonds than is taken in breaking bonds, the reaction is exothermic ($\Delta H$ negative). If less energy is given out, it is endothermic ($\Delta H$ positive).

    Worked example

    For the reaction $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$, use these bond energies (in kJ/mol): H–H $= 436$, Cl–Cl $= 242$, H–Cl $= 431$.

    Bonds broken: one H–H and one Cl–Cl $= 436 + 242 = 678$.

    Bonds made: two H–Cl $= 2 \times 431 = 862$.

    $$\Delta H = 678 - 862 = -184 \text{ kJ/mol}$$

    The answer is negative, so this reaction is exothermic.

    한국어
    파란색 불꽃을 내는 번젠 버너
    결합의 끊김과 형성은 에너지를 이동시키며, 여기서는 불꽃이 그 에너지를 공급합니다.

    반응은 시약의 결합을 끊고 생성물의 새로운 결합을 형성하는 과정을 포함합니다.

    • 결합 끊기는 에너지를 흡수하므로 흡열 단계입니다.
    • 결합 형성은 에너지를 방출하므로 발열 단계입니다.

    결합 에너지는 특정 결합 1몰을 끊는 데 필요한 에너지입니다. 결합 에너지를 사용하여 엔탈피 변화를 구할 수 있습니다:

    $$\Delta H = (\text{energy to break all bonds}) - (\text{energy released making all bonds})$$

    결합 형성 시 방출되는 에너지가 결합 끊기 시 흡수되는 에너지보다 많으면 반응은 발열($\Delta H$ 음수)입니다. 반대로 더 적으면 흡열($\Delta H$ 양수)입니다.

    풀이 예제

    반응 $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$에 대해 다음 결합 에너지를 사용하십시오(kJ/mol): H–H $= 436$, Cl–Cl $= 242$, H–Cl $= 431$.

    끊어진 결합: H–H 하나와 Cl–Cl 하나 $= 436 + 242 = 678$.

    형성된 결합: H–Cl 두 개 $= 2 \times 431 = 862$.

    $$\Delta H = 678 - 862 = -184 \text{ kJ/mol}$$

    정답이 음수이므로, 이 반응은 발열 반응입니다.

    수소와 염소가 합하여 염화수소를 만드는 에너지 준위도: 결합을 끊기 위해 상승하고, 결합을 형성하기 위해 더 크게 하강하여 시작점보다 아래에서 끝남
    결합을 끊기는 데 에너지를 흡수함($+678$); 결합을 형성하면 더 많은 에너지를 방출함($-862$); 따라서 $\Delta H = -184$ kJ/mol
    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    bond energy/bɒnd ˈenədʒi/ 결합 에너지
    5.1

    Exam tips · ⁨시험 팁⁩

    English
    • Exothermic gives out heat, so the surroundings warm up and $\Delta H$ is negative; endothermic takes in heat, so the surroundings cool and $\Delta H$ is positive.
    • Bond breaking takes energy in (endothermic); bond making gives energy out (exothermic). Use $\Delta H = (\text{energy to break bonds}) - (\text{energy released making bonds})$.
    • If more energy is released making bonds than is used breaking them, the reaction is exothermic. Always check the sign of your final answer.
    • On a reaction pathway diagram, an exothermic reaction ends lower than it starts; an endothermic one ends higher. The height of the hill is the activation energy.
    한국어
    • 발열은 열을 방출하므로 주변이 따뜻해지고 $\Delta H$은 음수; 흡열은 열을 흡수하므로 주변이 차가워지고 $\Delta H$은 양수입니다.
    • 결합 끊기는 에너지를 흡수함(흡열); 결합 형성은 에너지를 방출함(발열). $\Delta H = (\text{energy to break bonds}) - (\text{energy released making bonds})$을 사용하십시오.
    • 결합 형성 시 방출되는 에너지가 결합 끊기 시 소모되는 에너지보다 많으면 반응은 발열입니다. 항상 최종 답의 부호를 확인하십시오.
    • 반응 경로도에서 발열 반응은 시작점보다 낮게 끝나는 반면, 흡열 반응은 높게 끝난다. 산의 높이는 활성화 에너지이다.
  • 6

    Chemical reactions · ⁨화학 반응⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    6.1

    Physical and chemical changes

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Identify physical and chemical changes, and describe the differences between them
    한국어
    핵심 보충
    1 물리적 변화와 화학적 변화를 식별하고, 두 가지의 차이를 설명함

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    Rust on an iron surface
    Iron rusting is a chemical change — it forms a new substance.

    A physical change 物理变化 does not make a new substance. The substance only changes its state or shape, and the change can usually be reversed. Melting ice and dissolving sugar are physical changes.

    A chemical change 化学变化 (a chemical reaction) makes one or more new substances and is usually hard to reverse. Signs of a chemical change include a colour change, a gas being given off, an energy change, or a precipitate 沉淀 (a solid) forming.

    Physical change Chemical change
    no new substance made new substance(s) made
    easy to reverse usually hard to reverse
    e.g. melting, boiling, dissolving e.g. burning, rusting
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Physical change vs chemical change · ⁨물리적 변화 vs 화학적 변화⁩

    Step through the difference. A physical change makes no new substance and is usually easy to reverse; a chemical change makes a new substance and is hard to undo. · ⁨차이를 단계별로 살펴보자. 물리적 변화는 새로운 물질을 만들지 않으며 보통 쉽게 되돌릴 수 있지만, 화학적 변화는 새로운 물질을 생성하고 이를.undo하기 어렵다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    physical change/ˈfɪzɪkl tʃeɪndʒ/ 물리적 변화
    chemical change/ˈkemɪkl tʃeɪndʒ/ 화학적 변화
    precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ 침전물
    6.2

    Rate of reaction

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    5 Describe collision theory in terms of: (a) number of particles per unit volume (b) frequency of collisions between particles (c) kinetic energy of particles (d) activation energy, $E_a$
    1 Describe the effect on the rate of reaction of: (a) changing the concentration of solutions (b) changing the pressure of gases (c) changing the surface area of solids (d) changing the temperature (e) adding or removing a catalyst, including enzymes 6 Describe and explain the effect on the rate of reaction of: (a) changing the concentration of solutions (b) changing the pressure of gases (c) changing the surface area of solids (d) changing the temperature (e) adding or removing a catalyst, including enzymes using collision theory
    2 State that a catalyst increases the rate of a reaction and is unchanged at the end of a reaction 7 State that a catalyst decreases the activation energy, $E_a$, of a reaction
    3 Describe practical methods for investigating the rate of a reaction including change in mass of a reactant or a product and the formation of a gas 8 Evaluate practical methods for investigating the rate of a reaction including change in mass of a reactant or a product and the formation of a gas
    4 Interpret data, including graphs, from rate of reaction experiments
    한국어
    핵심 보충
    5 충돌 이론을 다음 용어로 설명하시오: (a) 단위 부피당 입자 수 (b) 입자 간 충돌 빈도 (c) 입자의 운동 에너지 (d) 활성화 에너지, $E_a$
    1 반응 속도에 미치는 영향을 설명하시오: (a) 용액의 농도 변경 (b) 기체의 압력 변경 (c) 고체의 표면적 변경 (d) 온도 변경 (e) 촉매(효소 포함) 추가 또는 제거 6 충돌 이론을 사용하여 반응 속도에 미치는 영향을 설명하고 기술하시오: (a) 용액의 농도 변경 (b) 기체의 압력 변경 (c) 고체의 표면적 변경 (d) 온도 변경 (e) 촉매(효소 포함) 추가 또는 제거
    2 촉매가 반응 속도를 증가시키고 반응이 끝난 후에는 변하지 않음을 서술하시오 7 촉매가 반응의 활성화 에너지를 감소시킨다 $E_a$를 서술하시오
    3 반응 속도를 조사하기 위한 실습 방법을 서술하시오. 반응물이나 생성물의 질량 변화 및 기체 생성 포함 8 반응 속도를 조사하기 위한 실습 방법을 평가하시오. 반응물이나 생성물의 질량 변화 및 기체 생성 포함
    4 반응 속도 실험의 데이터, 그래프를 포함하여 해석하시오

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    Collision theory: energy and orientation

    The rate of reaction 反应速率 tells you how fast the reactants 反应物 change into products 生成物.

    Collision theory

    Collision theory 碰撞理论 explains what controls the rate. For a reaction to happen, the particles 粒子 must collide 碰撞, and they must collide with enough energy. The least energy they need is the activation energy 活化能 ($E_a$). A faster rate happens when the particles have successful collisions more often.

    What changes the rate

    Change Effect Reason (collision theory)
    increase concentration 浓度 of a solution faster more particles in the same volume, so collisions happen more often
    increase pressure 压强 of gases faster particles are pushed closer, so collisions happen more often
    increase surface area 表面积 of a solid faster more particles are exposed, so collisions happen more often
    increase temperature faster particles gain kinetic energy 动能 and move faster, so collisions are more frequent and more of them have enough energy
    add a catalyst 催化剂 faster the catalyst lowers the activation energy, so more collisions are successful
    Two boxes of particles: the higher-concentration box holds more particles, so collisions happen more often
    More particles in the same volume collide more often, so the rate is faster
    A big lump touched by acid only on its outside, beside the same solid as a powder that acid can touch all over
    Breaking a solid into a powder exposes much more surface, so the rate is faster

    Catalysts

    A catalyst speeds up a reaction but is not used up — it is unchanged at the end. It works by lowering the activation energy. Enzymes 酶 are biological catalysts (catalysts that work in living things).

    A reaction pathway with a high hill without a catalyst and a lower hill with a catalyst, both ending at the same products
    A catalyst gives a lower activation energy so more collisions succeed; $\Delta H$ is unchanged

    Measuring the rate

    You can follow a reaction over time in these ways:

    • Change in mass: stand the flask on a balance. If a gas escapes, the mass falls. Record the mass at regular times.
    • Volume of gas: collect the gas in a gas syringe 注射器 and read its volume at regular times.
    • Formation of a precipitate: in a reaction that turns cloudy, time how long it takes for a mark under the flask to disappear.
    A conical flask of reaction mixture connected by a delivery tube to a gas syringe that fills with gas
    A gas syringe collects the gas given off; read its volume at regular times to follow the rate

    On a graph of product against time, the line is steepest at the start (fastest rate), becomes less steep as reactants are used up, and goes flat when the reaction has finished.

    A graph of gas volume against time: steep at first then levelling off, with a faster and a slower curve reaching the same final amount
    The rate is fastest at the start (steepest) and the line levels off when the reaction finishes
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Rate from a gas-volume graph · ⁨기체 부피 그래프에서의 속도 산출⁩

    The gradient of the volume–time curve is the rate; it is steepest at the start and flattens as reactants run out. · ⁨부피-시간 곡선의 기울기는 반응 속도를 나타내며, 시작할 때 가장 가파르고 시약이 소진됨에 따라 완만해집니다.⁩

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Rate of reaction · ⁨반응 속도⁩

    conc = c₀·bᵗ

    Concentration falls over time — fast at first, then slower. · ⁨농도는 시간이 지남에 따라 감소합니다 — 처음에는 빠르다가 나중에는 느려집니다.⁩

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Collision theory in action · ⁨충돌 이론의 실제 적용⁩

    Watch the particles collide. Heat speeds them up so they collide more often and harder; more particles or a catalyst give more successful collisions — the rate climbs. · ⁨입자가 충돌하는 것을 관찰하세요. 열은 입자를 빠르게 만들어 충돌 빈도와 강도를 높이고, 더 많은 입자나 촉매는 성공적인 충돌을 증가시켜 속도가 상승합니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    rate of reaction/reɪt ɒv rɪˈækʃn/ 반응 속도
    reactants/rɪˈæktənts/ 반응물
    products/ˈprɒdʌkts/ 생성물
    collision theory/kəˈlɪʒn ˈθɪəri/ 충돌 이론
    particles/ˈpɑːtɪklz/ 입자
    collide/kəˈlaɪd/ 충돌하다
    activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ 활성화 에너지
    concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ 농도
    pressure/ˈpreʃə/ 압력
    surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ 표면적
    kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ 운동 에너지Unless kinetic energy.
    catalyst/ˈkætəlɪst/ 촉매
    enzymes/ˈenzaɪmz/ 효소
    syringe/sɪˈrɪndʒ/ 주사기
    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    6.3

    Reversible reactions and equilibrium

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State that some chemical reactions are reversible as shown by the symbol $\rightleftharpoons$ 3 State that a reversible reaction in a closed system is at equilibrium when: (a) the rate of the forward reaction is equal to the rate of the reverse reaction (b) the concentrations of reactants and products are no longer changing
    2 Describe how changing the conditions can change the direction of a reversible reaction for: (a) the effect of heat on hydrated compounds (b) the addition of water to anhydrous compounds limited to copper(II) sulfate and cobalt(II) chloride 4 Predict and explain, for a reversible reaction, how the position of equilibrium is affected by: (a) changing temperature (b) changing pressure (c) changing concentration (d) using a catalyst using information provided
    5 State the symbol equation for the production of ammonia in the Haber process, $\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(g)}$
    6 State the sources of the hydrogen (methane) and nitrogen (air) in the Haber process
    7 State the typical conditions in the Haber process as $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $20\,000\text{ kPa}/200\text{ atm}$ and an iron catalyst
    8 State the symbol equation for the conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide in the Contact process, $2\text{SO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{SO}_3\text{(g)}$
    9 State the sources of the sulfur dioxide (burning sulfur or roasting sulfide ores) and oxygen (air) in the Contact process
    10 State the typical conditions for the conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide in the Contact process as $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $200\text{ kPa}/2\text{ atm}$ and a vanadium(V) oxide catalyst
    11 Explain, in terms of rate of reaction and position of equilibrium, why the typical conditions stated are used in the Haber process and in the Contact process, including safety considerations and economics
    한국어
    핵심 보충
    1 일부 화학 반응이 가역임을 기호 $\rightleftharpoons$로 표시됨을 서술하시오 3 폐쇄계에서 가역 반응이 평형 상태일 때 다음 조건을 서술하시오: (a) 정반응 속도가 역반응 속도와 같다 (b) 반응물과 생성물의 농도가 더 이상 변하지 않는다
    2 가역 반응의 방향에 미치는 조건 변경 효과를 서술하시오: (a) 수화 물체에 열의 영향 (b) 무수 화합물에 물 첨가 (구리(II) 황산염 및 코발트(II) 염화물까지 한정) 4 제공된 정보를 사용하여 가역 반응에서 평형 위치가 다음에 의해 어떻게 영향을 받는지를 예측하고 설명하시오: (a) 온도 변경 (b) 압력 변경 (c) 농도 변경 (d) 촉매 사용
    5 Haber 공정에서 암모니아 생산의 기호 방정식을 서술하시오, $\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(g)}$
    6 Haber 공정에서 수소(메탄)와 질소(공기)의 원천을 서술하시오
    7 Haber 공정의 일반적인 조건을 $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $20\,000\text{ kPa}/200\text{ atm}$ 및 철 촉매로 서술하시오
    8 Contact 공정에서 이산화황을 삼산화황으로 전환하는 기호 방정식을 서술하시오, $2\text{SO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{SO}_3\text{(g)}$
    9 Contact 공정에서 이산화황(황 연소 또는 sulfide 광석 로스팅)과 산소(공기)의 원천을 서술하시오
    10 Contact 공정에서 이산화황을 삼산화황으로 전환하는 일반적인 조건을 $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $200\text{ kPa}/2\text{ atm}$ 및在五酸化바듐(V) 촉매로 서술하시오
    11 Haber 공정 및 Contact 공정에서 제시된 일반적인 조건이 사용되는 이유를 반응 속도 및 평형 위치 관점에서 설명하시오. 안전 고려 사항 및 경제성을 포함

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    Le Chatelier's principle
    Dynamic equilibrium: the rates converge

    Some reactions are reversible 可逆反应: the products can react to form the reactants again. We show this with the symbol $\rightleftharpoons$.

    Blue hydrated copper sulfate loses water on heating to white anhydrous; adding water turns it blue again
    Heating blue copper sulfate drives off water; adding water turns it blue again

    Changing the direction

    A clear example uses hydrated 水合 and anhydrous 无水 compounds:

    • Blue hydrated copper(II) sulfate, when heated, loses its water to become white anhydrous copper(II) sulfate. Adding water turns it blue again.
    • Pink hydrated cobalt(II) chloride loses water when heated to become blue anhydrous cobalt(II) chloride. Adding water turns it pink again.

    Adding water to the anhydrous solid (and seeing the colour return) is used as a test for water.

    Equilibrium

    In a closed system 密闭系统 (where nothing enters or leaves), a reversible reaction reaches equilibrium 平衡 when:

    • the rate of the forward reaction 正反应 equals the rate of the reverse reaction 逆反应, and
    • the concentrations of the reactants and products are no longer changing.

    Changing the position of equilibrium

    The position of equilibrium 平衡位置 tells you whether there are more reactants or more products. You can move it:

    • Temperature: heating moves the equilibrium in the direction that takes in heat (the endothermic 吸热反应 direction); cooling moves it in the direction that gives out heat (the exothermic 放热反应 direction).
    • Pressure (gases): more pressure moves the equilibrium to the side with fewer gas molecules.
    • Concentration: adding more of a substance moves the equilibrium to the other side, to use it up.
    • A catalyst does not move the position of equilibrium. It only helps the reaction reach equilibrium faster.

    The Haber process

    The Haber process 哈伯法 makes ammonia:

    $$\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)$$
    • The hydrogen 氢气 comes from methane 甲烷 (natural gas); the nitrogen 氮气 comes from the air.
    • Typical conditions: a temperature of $450\,{}^{\circ}\text{C}$, a pressure of about $200$ atm ($20\,000$ kPa), and an iron 铁 catalyst.

    The Contact process

    The Contact process 接触法 turns sulfur dioxide into sulfur trioxide:

    $$2\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(g)$$
    • The sulfur dioxide comes from burning sulfur 硫 (or roasting sulfide ores); the oxygen 氧气 comes from the air.
    • Typical conditions: a temperature of $450\,{}^{\circ}\text{C}$, a pressure of about $2$ atm ($200$ kPa), and a vanadium(V) oxide 五氧化二钒 catalyst.

    Why these conditions are chosen

    The conditions are a compromise 折中:

    • A higher pressure would give more product, but very high pressure is dangerous and expensive, so a medium pressure is used.
    • A lower temperature would give more product (both forward reactions are exothermic), but the reaction would be too slow, so a fairly high temperature is used to keep a good rate.
    • The catalyst speeds up the reaction without changing the position of equilibrium, which lowers cost.
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Shifting an equilibrium · ⁨평형 이동⁩

    Change temperature, pressure or concentration and watch a reversible reaction shift to a new balance. · ⁨온도, 압력 또는 농도를 변경하고 가역 반응이 새로운 평형으로 이동하는 것을 관찰하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    reversible reaction/rɪˈvɜːsɪbl rɪˈækʃn/ 가역 반응
    hydrated/haɪˈdreɪtɪd/ 수화염
    anhydrous/ænˈhaɪdrəs/ 무수염
    closed system/kləʊzd ˈsɪstəm/ 밀폐된 시스템
    equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ 평형
    forward reaction/ˈfɔːwəd rɪˈækʃn/ 정반응
    reverse reaction/rɪˈvɜːs rɪˈækʃn/ 역반응
    position of equilibrium/pəˈzɪʃn ɒv ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ 평형 위치(position of equilibrium)
    endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ 흡열 반응(endothermic)
    exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ 발열 반응(exothermic)
    Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ 하버법
    hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ 수소
    methane/ˈmiːθeɪn/ 메탄
    nitrogen/ˈnaɪtrədʒn/ 질소
    iron/ˈaɪən/ 철
    Contact process/ˈkɒntækt ˈprəʊses/ 콘택트법
    sulfur/ˈsʌlfɜː/ 황
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 산소
    vanadium(V) oxide/væˈneɪdɪəm ˈɒksaɪd/ 바나듐(V) 산화물
    compromise/ˈkɒmprəmaɪz/ 타협
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    6.4

    Redox

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Use a Roman numeral to indicate the oxidation number of an element in a compound
    2 Define redox reactions as involving simultaneous oxidation and reduction
    3 Define oxidation as gain of oxygen and reduction as loss of oxygen 6 Define oxidation in terms of: (a) loss of electrons (b) an increase in oxidation number
    7 Define reduction in terms of: (a) gain of electrons (b) a decrease in oxidation number
    4 Identify redox reactions as reactions involving gain and loss of oxygen 8 Identify redox reactions as reactions involving gain and loss of electrons
    5 Identify oxidation and reduction in redox reactions 9 Identify redox reactions by changes in oxidation number using: (a) the oxidation number of elements in their uncombined state is zero (b) the oxidation number of a monatomic ion is the same as the charge on the ion (c) the sum of the oxidation numbers in a compound is zero (d) the sum of the oxidation numbers in an ion is equal to the charge on the ion
    10 Identify redox reactions by the colour changes involved when using acidified aqueous potassium manganate(VII) or aqueous potassium iodide
    11 Define an oxidising agent as a substance that oxidises another substance and is itself reduced
    12 Define a reducing agent as a substance that reduces another substance and is itself oxidised
    13 Identify oxidising agents and reducing agents in redox reactions
    한국어
    핵심 보충
    1 화합물 내 원소의 산화수를 나타내기 위해 로마 숫자를 사용하시오
    2 산화환원 반응을 산화와 환원이 동시에 일어나는 반응으로 정의하시오
    3 산화를 산소 획득으로, 환원을 산소 손실로 정의하시오 6 산화를 다음 용어로 정의하시오: (a) 전자 손실 (b) 산화수 증가
    7 환원을 다음 용어로 정의하시오: (a) 전자 획득 (b) 산화수 감소
    4 산화환원 반응을 산소 획득 및 손실이 수반되는 반응으로 식별하시오 8 산화환원 반응을 전자 획득 및 손실이 수반되는 반응으로 식별하시오
    5 산화환원 반응에서 산화 및 환원을 식별하시오 9 산화수 변화를 사용하여 산화환원 반응을 식별하시오: (a) 비결합 상태의 원소 산화수는 0이다 (b) 단원자 이온의 산화수는 이온 전하와 같다 (c) 화합물 내 산화수의 합은 0이다 (d) 이온 내 산화수의 합은 이온 전하와 같다
    10 산성 가용성 망간산칼륨(VII) 또는 가용성 칼륨 요오化物를 사용할 때 색 변화에 따른 산화환원 반응을 식별하시오
    11 산화제(oxidising agent)를 다른 물질을 산화시키지만 자신은 환원되는 물질로 정의하시오
    12 환원제(reducing agent)를 다른 물질을 환원시키지만 자신은 산화되는 물질로 정의하시오
    13 산화환원 반응에서 산화제 및 환원제를 식별하시오

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    Oxidation 氧化 and reduction 还原 always happen at the same time, in what is called a redox reaction 氧化还原反应. ('Redox' is short for reduction–oxidation.)

    There are three ways to describe oxidation and reduction:

    • Oxygen: oxidation is the gain of oxygen; reduction is the loss of oxygen.
    • Electrons 电子: oxidation is the loss of electrons; reduction is the gain of electrons.
    • Oxidation number 氧化数: in oxidation the oxidation number goes up; in reduction it goes down.

    A useful memory aid is OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain — of electrons.

    One substance passing electrons to another, the first oxidised and the second reduced
    Electrons pass from the substance that is oxidised (loses them) to the one that is reduced (gains them) — the two always happen together

    Oxidation number rules

    The oxidation number is shown by a Roman numeral, as in iron(II) and iron(III). The rules are:

    • An element that is not combined has an oxidation number of $0$.
    • A single-atom ion has an oxidation number equal to its charge (so $\text{Na}^{+}$ is $+1$).
    • The oxidation numbers in a compound add up to $0$.
    • The oxidation numbers in an ion add up to the charge on the ion.

    Worked example. Find the oxidation number of manganese in the manganate(VII) ion, $\text{MnO}_4^{-}$. Each oxygen is $-2$, and there are four of them, giving $4 \times (-2) = -8$. The oxidation numbers in an ion must add up to the charge on the ion, which here is $-1$. So if manganese is $x$, then $x + (-8) = -1$, giving $x = +7$ - exactly what the (VII) in the name tells you. Set the total to the ion's charge, not to zero: zero is only for a neutral compound.

    Oxidising and reducing agents

    • An oxidising agent 氧化剂 oxidises another substance, and is itself reduced.
    • A reducing agent 还原剂 reduces another substance, and is itself oxidised.

    Some redox reactions show clear colour changes:

    • Acidified potassium manganate(VII) 高锰酸钾 is purple. When it acts as an oxidising agent it is reduced, and the purple colour fades to colourless.
    • Potassium iodide 碘化钾 is colourless. When it is oxidised, red-brown iodine 碘 is formed.
    A rack of test tubes of potassium manganate(VII), going from deep purple on the right to colourless on the left as it gets more dilute
    Potassium manganate(VII) is deep purple; as it is reduced (or diluted) the purple fades to colourless
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Oxidation and reduction happen together · ⁨산화와 환원은 동시에 일어납니다⁩

    Step through a redox reaction. One substance loses electrons while another gains them — you can never have one without the other. · ⁨산화환원 반응을 단계별로 살펴보세요. 한 물질이 전자를 잃는 동안 다른 물질은 전자를 얻습니다 — 서로 없이一个是存在할 수 없습니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ 산화
    reduction/rɪˈdʌkʃn/ 환원
    redox reaction/rɪˈdɒks rɪˈækʃn/ 산화환원 반응
    electrons/ɪˈlektrɒnz/ 전자
    oxidation number/ˌɒksɪˈdeɪʃn ˈnʌmbə/ 산화수
    oxidising agent/ˈɒksɪdaɪzɪŋ ˈeɪdʒənt/ 산화제
    reducing agent/rɪˈdjuːsɪŋ ˈeɪdʒənt/ 환원제
    potassium manganate(VII)/pəˈtæsɪəm ˈmæŋɡəneɪt/ 망간산칼륨(VII)
    potassium iodide/pəˈtæsɪəm ˈaɪədaɪd/ 요오드화칼륨
    iodine/ˈaɪədiːn/ 요오드
    6.4

    Exam tips

    • Explain a faster rate with collision theory: successful collisions happen more often. Concentration, pressure and surface area all raise how often particles collide; a higher temperature does that and gives more particles enough energy.
    • A catalyst lowers the activation energy and speeds the reaction up, but is not used up and does not change $\Delta H$ or the position of equilibrium.
    • At equilibrium the forward and reverse rates are equal and the concentrations stop changing — it does not mean the amounts of reactant and product are equal.
    • Use Le Chatelier's principle: raising temperature favours the endothermic direction; raising pressure favours the side with fewer gas molecules; adding a substance shifts the equilibrium away from it.
    • Redox — OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain of electrons. They always happen together, and an oxidising agent is itself reduced.
  • 7

    Acids, bases and salts · ⁨산, 염기 및 염⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    7.1

    Acids · ⁨산⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the characteristic properties of acids in terms of their reactions with: (a) metals (b) bases (c) carbonates
    2 Describe acids in terms of their effect on: (a) litmus (b) thymolphthalein (c) methyl orange
    3 State that bases are oxides or hydroxides of metals and that alkalis are soluble bases
    4 Describe the characteristic properties of bases in terms of their reactions with: (a) acids (b) ammonium salts
    5 Describe alkalis in terms of their effect on: (a) litmus (b) thymolphthalein (c) methyl orange
    6 State that aqueous solutions of acids contain $\text{H}^+$ ions and aqueous solutions of alkalis contain $\text{OH}^-$ ions 9 Define acids as proton donors and bases as proton acceptors
    10 Define a strong acid as an acid that is completely dissociated in aqueous solution and a weak acid as an acid that is partially dissociated in aqueous solution
    11 State that hydrochloric acid is a strong acid, as shown by the symbol equation, $\text{HCl}(\text{aq}) \rightarrow \text{H}^+(\text{aq}) + \text{Cl}^-(\text{aq})$
    12 State that ethanoic acid is a weak acid, as shown by the symbol equation, $\text{CH}_3\text{COOH}(\text{aq}) \rightleftharpoons \text{H}^+(\text{aq}) + \text{CH}_3\text{COO}^-(\text{aq})$
    7 Describe how to compare hydrogen ion concentration, neutrality, relative acidity and relative alkalinity in terms of colour and pH using universal indicator paper
    8 Describe the neutralisation reaction between an acid and an alkali to produce water, $\text{H}^+(\text{aq}) + \text{OH}^-(\text{aq}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$
    한국어
    핵심 보충
    1 산의 특징 성질을 다음과의 반응으로 서술하시오: (a) 금속 (b) 염기 (c) 탄산염
    2 산을 다음에 미치는 효과로 서술하시오: (a) 리트머스 (b) 티몰플레타인 (c) 메틸 오렌지
    3 염기는 금속의 산화물 또는 수산화물이며, 알칼리는 수용성 염기임을 서술하시오
    4 염기의 특징 성질을 다음과의 반응으로 서술하시오: (a) 산 (b) 암모늄 염
    5 알칼리를 다음에 미치는 효과로 서술하시오: (a) 리트머스 (b) 티몰플레타인 (c) 메틸 오렌지
    6 산의 수용액은 $\text{H}^+$ 이온을 포함하며, 알칼리의 수용액은 $\text{OH}^-$ 이온을 포함함을 서술하시오 9 산을 양성자 공여체(proton donors), 염기를 양성자 수용체(proton acceptors)로 정의하시오
    10 강산을 수용액에서 완전히 해리되는 산, 약산을 수용액에서 부분적으로 해리되는 산으로 정의하시오
    11 염기가 강산임을 기호 방정식 $\text{HCl}(\text{aq}) \rightarrow \text{H}^+(\text{aq}) + \text{Cl}^-(\text{aq})$으로 보여주어 서술하시오
    12 초산이 약산임을 기호 방정식 $\text{CH}_3\text{COOH}(\text{aq}) \rightleftharpoons \text{H}^+(\text{aq}) + \text{CH}_3\text{COO}^-(\text{aq})$으로 나타내라
    7 보편지시지를 사용하여 수소 이온 농도, 중성, 상대적 산성 및 상대적 염기성을 색과 pH의 관점에서 비교하는 방법을 서술하라
    8 산과 염기의 중화반응을 설명하여 물과 $\text{H}^+(\text{aq}) + \text{OH}^-(\text{aq}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$이 생성됨을 서술하라

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    An acid 酸 is a substance that forms hydrogen ions ($\text{H}^{+}$) when dissolved in water. Acids have three typical reactions:

    • with metals 金属: acid + metal → a salt 盐 + hydrogen 氢气
    • with bases: acid + base 碱 → a salt + water (this is neutralisation 中和)
    • with carbonates 碳酸盐: acid + carbonate → a salt + water + carbon dioxide 二氧化碳

    Describing what you see

    Naming the products is only half of what the exam wants. "State the observations" asks what you would see with your eyes, and it carries its own marks - so learn the words:

    You see Say
    bubbles of gas coming off effervescence 泡腾 (also accepted: fizzing, bubbling)
    the solid getting smaller and vanishing the solid dissolves / disappears
    the colour of the solution changing name the colour, e.g. turns blue (copper salts)
    bubbling that stops no more effervescence - the acid is used up

    So for magnesium added to hydrochloric acid, a full answer is: effervescence, and the solid dissolves (and the tube gets warm). For copper(II) oxide added to warm sulfuric acid: the black solid dissolves and the solution turns blue.

    Two rules save most of the lost marks. Never write "hydrogen is given off" as an observation - you cannot see hydrogen, you can only see the bubbles, so write effervescence. And do not write a name you cannot see: "a salt forms" is a conclusion, not an observation.

    Indicators

    An indicator 指示剂 is a dye that changes colour to show whether a solution is acidic or alkaline.

    Indicator In acid In alkali
    litmus 石蕊 red blue
    thymolphthalein 百里酚酞 colourless blue
    methyl orange 甲基橙 red yellow

    Aqueous solutions of acids contain hydrogen ions 离子 ($\text{H}^{+}$). Aqueous solutions of alkalis contain hydroxide ions ($\text{OH}^{-}$).

    한국어

    산은 물에 용해될 때 수소 이온($\text{H}^{+}$)을 형성하는 물질입니다. 산은 세 가지 전형적인 반응을 보입니다:

    산이 금속, 염기, 탄산염과 반응하여 서로 다른 생성물을 만드는 모습
    산은 금속, 염기, 탄산염과 반응하여 서로 다른 생성물을 만듭니다
    • 금속과: 산 + 금속 → 염 + 수소
    • 염기와: 산 + 염기 → 염 + 물 (이는 중화 반응입니다)
    • 탄산염과: 산 + 탄산염 → 염 + 물 + 이산화탄소

    관찰 내용 서술하기

    생성물 이름을 말하는 것만으로는 시험에서 필요한 점수의 절반에도 미치지 못합니다. "관찰 사항을 서술하시오"라는 질문은 눈으로 직접 보이는 현상을 묻는 것이며, 별도의 배점이 주어지므로 관련 단어를 외워두어야 합니다:

    보이는 현상 표현 방식
    기포가 뿜어짐 기포 발생/발포(effervescence) (또는 fizzing, bubbling 허용)
    고형물이 작아지거나 사라짐 고형물이 용해되다 / 사라지다
    용액의 색이 변함 색상을 명시, 예: 파란색으로 변함 (구리 염류)
    거품이 멈춤 더 이상 기포 발생 없음 - 산이 소모됨

    따라서 마그네을 염산에 넣었을 때 완전한 답안은: 기포 발생, 그리고 고형물이 용해됨 (및 튜브가 따뜻해짐)입니다. 구리(II) 산화물을 따뜻한 황산에 넣었을 때: 검은 고형물이 용해됨과 용액이 파란색으로 변함입니다.

    대부분의.service를 잃는 것을 막아주는 두 가지 규칙이 있습니다. 관찰로 "수소가 방출된다"고 적지 마십시오 - 수소는 직접 볼 수 없으므로 기포만 보일 뿐입니다. 따라서 기포가 일어난다라고 적으십시오. 그리고 보이지 않는 물질을 이름으로 적지 마십시오: "염이 생성된다"는 결론이며 관찰이 아닙니다.

    지시약

    지시약은 용액이 산성인지 염기성인지 나타내도록 색이 변하는 염료입니다.

    지시약 산성 중 염기성 중
    리튬 빨강 파랑
    티몰프탈레인 무색 파랑
    메틸 오렌지 빨강 노랑

    산의 수용액에는 수소 이온($\text{H}^{+}$)이 포함됩니다. 염기의 수용액에는 하이드록시기 이온($\text{OH}^{-}$)이 포함됩니다.

    흰 배경 위에 놓인 파란색 리튬 종이 조각과 빨간색 리튬 종이 책자
    리튬 종이: 산에서는 파란색 리튬 종이가 빨갛게 변하고, 염기에서는 빨간색 리튬 종이가 파란색으로 변합니다
    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    acid/ˈæsɪd/ 산성
    metals/ˈmetlz/ 금속
    litmus/ˈlɪtməs/ 리터스 용액
    thymolphthalein/ˈθaɪməlfθæliːn/ 티몰프탈레인
    methyl orange/ˈmiːθaɪl ˈɒrɪndʒ/ 메틸 오렌지
    ions/ˈaɪɒnz/ 이온
    effervescence/ˌefəˈvesəns/ 발포 현상(effervescence)
    7.1

    Bases and alkalis · ⁨염기와 알칼리⁩

    English

    Bases are oxides 氧化物 or hydroxides 氢氧化物 of metals. An alkali 可溶性碱 is a base that dissolves in water (a soluble base).

    Bases have two typical reactions:

    • with acids: base + acid → a salt + water (neutralisation again)
    • with ammonium salts 铵盐: this releases ammonia gas.
    한국어

    염기는 금속의 산화물 또는 수산화물입니다. 알칼리는 물에 녹는 염기(수용성 염기)를 말합니다.

    염기는 다음과 같은 두 가지 일반적인 반응을 합니다:

    • 산과의 반응: 염기 + 산 → 염 + 물 (중화 반응 다시)
    • 암모늄 염과의 반응: 이 경우 암모니아 가스가 방출됩니다.
    pH 시험지: 알칼리는 범지시약을 보라색 또는 파란색으로 변화시킵니다 (pH > 7)
    pH 시험지: 알칼리는 범지시약을 보라색 또는 파란색으로 변화시킵니다 (pH > 7)
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Watch the pH during neutralisation

    Adding alkali to acid raises the pH. Near the end point the pH leaps up sharply — that steep jump is where the acid has just been neutralised.

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    base/beɪs/ 근본(베이스)
    neutralisation/ˌnjuːtrəlaɪˈzeɪʃn/ 중화 반응
    carbonates/ˈkɑːbəneɪts/ 탄산염
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 이산화탄소
    indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ 지시약
    7.1

    Strong and weak acids · ⁨강산과 약산⁩

    English

    An acid is a proton 质子 donor — it gives away $\text{H}^{+}$ ions (a hydrogen ion is just a proton). A base is a proton acceptor.

    How strong an acid is depends on how much of it splits into ions in water:

    • A strong acid 强酸 is completely dissociated 电离 (fully split into ions) in water. Hydrochloric acid 盐酸 is strong:
    $$\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{H}^{+}(aq) + \text{Cl}^{-}(aq)$$
    • A weak acid 弱酸 is only partly dissociated. Ethanoic acid 乙酸 is weak, so the equation uses the reversible arrow:
    $$\text{CH}_3\text{COOH}(aq) \rightleftharpoons \text{H}^{+}(aq) + \text{CH}_3\text{COO}^{-}(aq)$$

    Note: 'strong' and 'weak' are about dissociation, not about being dilute or concentrated.

    한국어

    산은 양성자 공여체입니다 - 즉, $\text{H}^{+}$ 이온(수소 이온은 사실 양성자임)을放出합니다. 염기는 양성자 수용체입니다.

    산의 세기는 물에서 이온으로 분해되는 정도에 따라 결정됩니다:

    • 강산은 물에서 완전히 해리되어(이온으로 완전히 분리되어) 존재합니다. 염산은 강산입니다:
    $$\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{H}^{+}(aq) + \text{Cl}^{-}(aq)$$
    • 약산은 부분적으로만 해리됩니다. 아세트산은 약산이므로 식에는 가역 화살표를 사용합니다:
    $$\text{CH}_3\text{COOH}(aq) \rightleftharpoons \text{H}^{+}(aq) + \text{CH}_3\text{COO}^{-}(aq)$$

    참고: '강'과 '약'은 희석되었는지 농축되었는지와 관련된 것이 아니라 해리와 관련된 것입니다.

    두 개의 비커:一个是充满独立阴阳离子的强酸,另一个是大部分以完整分子形式存在、仅含少量离子的弱酸
    강산은 이온으로 완전히 분리되고, 약산은 대부분 분자 형태로 남습니다(부분적으로만 해리됨)
    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    weak acid/wiːk ˈæsɪd/ 약산
    ethanoic acid/ˌeθəˈnəʊɪk ˈæsɪd/ 아세트산
    universal indicator/ˌjuːnɪˈvɜːsl ˈɪndɪkeɪtə/ 범지 지시약
    acidic/əˈsɪdɪk/ 산성인
    neutral/ˈnjuːtrəl/ 중성
    alkaline/ˈælkəlaɪn/ 염기성임
    amphoteric/ˌæmfəʊˈterɪk/ 양성성입니다
    soluble/ˈsɒljuːbl/ 용해성
    insoluble/ɪnˈsɒljuːbl/ 불용성
    nitrates/ˈnaɪtreɪts/ 질산염
    chlorides/ˈklɔːraɪdz/ 염화물
    sulfates/ˈsʌlfeɪts/ 황산염
    titration/taɪˈtreɪʃn/ 적정 분석
    excess/ekˈses/ 과잉
    filter/ˈfɪltə/ filter
    evaporate/ɪˈvæpəreɪt/ 증발됨
    crystallise/ˈkrɪstəlaɪz/ 결정화함
    7.1

    The pH scale · ⁨pH 척도⁩

    English

    The pH scale runs from 0 to 14 and tells you how acidic or alkaline a solution is. A higher hydrogen ion concentration means a lower pH.

    You can find pH using universal indicator 通用指示剂, which turns different colours:

    pH Type Colour of universal indicator
    below 7 acidic 酸性 red / orange / yellow
    exactly 7 neutral 中性 green
    above 7 alkaline 碱性 blue / purple

    When an acid and an alkali react, the $\text{H}^{+}$ and $\text{OH}^{-}$ ions join to make water:

    $$\text{H}^{+}(aq) + \text{OH}^{-}(aq) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$$
    한국어

    pH 척도는 0부터 14까지이며 용액이 얼마나 산성인지 또는 염기성인지 알려줍니다. 수소 이온 농도가 높을수록 pH 값은 낮아집니다.

    범지시약을 사용하여 pH를 찾을 수 있으며, 이는 서로 다른 색으로 변합니다:

    pH 유형 범지시약 색상
    7 이하 산성 빨강 / 주황 / 노랑
    정확히 7 중성 초록
    7 이상 염기성 파랑 / 보라
    pH 0에서 14까지 범지시약처럼 채색된 pH 척도: 산성 쪽은 빨강, 중성은 초록, 염기성 쪽은 보라
    범지시약은 강산에서는 빨강, 중성(pH 7)에서는 초록, 강염기에서는 보라로 변합니다

    산과 알칼리가 반응할 때, $\text{H}^{+}$ 이온과 $\text{OH}^{-}$ 이온이 결합하여 물을 만듭니다:

    $$\text{H}^{+}(aq) + \text{OH}^{-}(aq) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$$
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    The pH scale

    Slide the pH or tap a substance — lemon, water, soap, bleach. The indicator goes red→green→purple, and each step down in pH is ten times more H⁺ ions.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    A titration curve

    Add alkali to acid and watch the pH rise. The steep jump is where the acid is just neutralised.

    7.2

    Oxides · ⁨산化物⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Classify oxides as acidic, including $\text{SO}_2$ and $\text{CO}_2$, or basic, including $\text{CuO}$ and $\text{CaO}$, related to metallic and non-metallic character 2 Describe amphoteric oxides as oxides that react with acids and with bases to produce a salt and water
    3 Classify $\text{Al}_2\text{O}_3$ and $\text{ZnO}$ as amphoteric oxides
    한국어
    핵심 보충
    1 산성 산물, $\text{SO}_2$ 및 $\text{CO}_2$ 포함, 또는 염기성 산물, $\text{CuO}$ 및 $\text{CaO}$ 포함으로 분류한다. 이는 금속성 및 비금속성과 관련이 있다. 2 암프테릭 산물을 산과塩基 모두와 반응하여 염과 물을 생성하는 산물로 설명한다
    3 $\text{Al}_2\text{O}_3$과 $\text{ZnO}$이 암프테릭 산화물임을 분류하라

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Oxides can be sorted by how they behave:

    • Acidic oxides are oxides of non-metals, such as $\text{SO}_2$ and $\text{CO}_2$.
    • Basic oxides are oxides of metals, such as $\text{CuO}$ and $\text{CaO}$.
    • Amphoteric 两性 oxides react with both acids and bases to make a salt and water. $\text{Al}_2\text{O}_3$ and $\text{ZnO}$ are amphoteric.

    So metal oxides tend to be basic and non-metal oxides tend to be acidic.

    한국어

    산화물은 거동에 따라 분류할 수 있습니다:

    • 산성 산化物는 비금속의 산化物로, 예로 $\text{SO}_2$과 $\text{CO}_2$이 있습니다.
    • 염기성 산化物는 금속의 산化物로, 예로 $\text{CuO}$과 $\text{CaO}$이 있습니다.
    • 양성 산化物는 산과 염기 모두와 반응하여 염과 물을 만듭니다. $\text{Al}_2\text{O}_3$과 $\text{ZnO}$은 양성 산化物입니다.

    따라서 금속 산化物는 일반적으로 염기성이며, 비금속 산化物는 일반적으로 산성입니다.

    석회석은 대부분 탄산칼슘으로 구성되어 있으며 - 이는 염기 역할을 하여 산을 중화시키는 금속 탄산염입니다
    석회석은 대부분 탄산칼슘으로 구성되어 있으며 - 이는 염기 역할을 하여 산을 중화시키는 금속 탄산염입니다
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Oxide type lab

    Classify oxides by how they behave with acids and bases.

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    oxides/ˈɒksaɪdz/ 산化物(oxides)
    hydroxides/haɪˈdrɒksaɪdz/ 수산화물
    alkali/ˈælkəlaɪ/ 염기
    ammonium salts/æˈməʊnɪəm sɒlts/ 암모늄 염
    proton/ˈprəʊtɒn/ proton
    strong acid/strɒŋ ˈæsɪd/ 강산
    dissociated/dɪˈsəʊsɪeɪtɪd/ 해리된
    hydrochloric acid/ˌhaɪdrəˈklɔːrɪk ˈæsɪd/ 염산
    7.3

    Preparing salts · ⁨염制备⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the preparation, separation and purification of soluble salts by reaction of an acid with: (a) an alkali by titration (b) excess metal (c) excess insoluble base (d) excess insoluble carbonate 4 Describe the preparation of insoluble salts by precipitation
    2 Describe the general solubility rules for salts: (a) sodium, potassium and ammonium salts are soluble (b) nitrates are soluble (c) chlorides are soluble, except lead and silver (d) sulfates are soluble, except barium, calcium and lead (e) carbonates are insoluble, except sodium, potassium and ammonium (f) hydroxides are insoluble, except sodium, potassium, ammonium and calcium (partially)
    3 Define a hydrated substance as a substance that is chemically combined with water and an anhydrous substance as a substance containing no water 5 Define the term water of crystallisation as the water molecules present in hydrated crystals, including $\text{CuSO}_4\bullet5\text{H}_2\text{O}$ and $\text{CoCl}_2\bullet6\text{H}_2\text{O}$
    한국어
    핵심 보충
    1 산과의 반응으로 가용성 염의 제조, 분리 및 정제를 설명한다: (a) 적정法에 의한 알칼리, (b) 과잉 금속, (c) 과잉 불용성 염기, (d) 과잉 불용성 탄산염. 4 침전법으로 불용성 염의 제조를 설명한다
    2 염의 일반적인 용해도 규칙을 서술하라: (a) 나트륨, 칼륨, 암모늄 염은 가용하다 (b) 질산염은 가용하다 (c) 염화물은 가용하나 납과 은은 예외이다 (d) 황산염은 가용하나 바륨, 칼슘, 납은 예외이다 (e) 탄산염은 불용이나 나트륨, 칼륨, 암모늄은 예외이다 (f) 수산화물은 불용이나 나트륨, 칼륨, 암모늄과 칼슘(부분적으로)은 예외이다
    3 수화물(수결정체)을 화학적으로 물과 결합된 물질로, 무수물을 물을 포함하지 않는 물질로 정의한다. 5 결정수의 개념을 수화 결정체에 존재하는 물 분자로 정의하며, $\text{CuSO}_4\bullet5\text{H}_2\text{O}$ 및 $\text{CoCl}_2\bullet6\text{H}_2\text{O}$ 포함

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Whether a salt can be made by a certain method depends on whether it is soluble 可溶 (dissolves) or insoluble 不溶 (does not dissolve).

    Solubility rules

    Salt type Rule
    sodium, potassium, ammonium salts all soluble
    nitrates 硝酸盐 all soluble
    chlorides 氯化物 soluble, except lead and silver
    sulfates 硫酸盐 soluble, except barium, calcium and lead
    carbonates insoluble, except sodium, potassium and ammonium
    hydroxides insoluble, except sodium, potassium, ammonium and (partly) calcium

    Making a soluble salt

    You react an acid with one of these:

    • an alkali, using titration 滴定 (since both are solutions, you must measure the exact volumes);
    • an excess 过量 of a metal, an insoluble base, or an insoluble carbonate.

    When you use an excess of a solid, you then filter 过滤 to remove the leftover solid. Finally you evaporate 蒸发 some water and let the solution crystallise 结晶 to get the salt.

    Worked example. Which method would you use to prepare (a) copper(II) sulfate and (b) barium sulfate? Check the solubility rules first. (a) Copper(II) sulfate is soluble (only barium, calcium and lead sulfates are not), so make it from an insoluble solid and an acid: add excess copper(II) oxide to warm dilute sulfuric acid, filter off the leftover solid, then evaporate some water and crystallise. (b) Barium sulfate is insoluble, so make it by precipitation: mix two solutions that each carry one of the needed ions, then filter, wash and dry the solid. The solubility of the salt you want is what decides the method - consult the rules before you choose.

    Making an insoluble salt

    An insoluble salt is made by precipitation 沉淀: mix two solutions that each contain one of the needed ions, and the insoluble salt forms as a solid. You then filter, wash and dry it.

    Water in salts

    • A hydrated 水合 substance is chemically joined with water.
    • An anhydrous 无水 substance contains no water.

    The water molecules inside hydrated crystals are called the water of crystallisation 结晶水. For example, $\text{CuSO}_4 \bullet 5\text{H}_2\text{O}$ has five water molecules for each formula unit.

    한국어

    특정 방법으로 염을 만들 수 있는지는 그 염이 수용성(녹음)인지 불용성(녹지 않음)인지에 달려 있습니다.

    용해도 규칙

    염 종류 규칙
    나트륨, 칼륨, 암모늄 염 모두 수용성
    질산염 모두 수용성
    염화물 수용성, 단 납과 은은 제외
    황산염 수용성, 단 바륨, 칼슘과 납은 제외
    탄산염 불용성, 단 나트륨, 칼륨과 암모늄은 제외
    수산화물 불용성, 단 나트륨, 칼륨, 암모늄과 (부분적으로) 칼슘은 제외

    수용성 염 제조법

    다음 중 하나와 산을 반응시킵니다:

    • 알칼리, 적정법을 사용하여(둘 다 용액이므로 정확한 부피를 측정해야 함);
    • 과잉의 금속, 불용성 염기 또는 불용성 탄산염.

    고체를 과잉 사용했을 때는 남은 고체를 제거하기 위해 여과한 후, 물의 일부를 증발시켜 용액을 결정화시켜 염을 얻습니다.

    4단계 순서도: 산에 과잉 고체를 추가하고, 여과하며, 물의 일부 증발시키고, 결정화를 위해 남겨둠
    불용성 고체로부터 수용성 염 제조: 과잉으로 반응시킨 후 여과하여 과잉분을 제거하고, 증발시키고, 결정화함
    흰 배경 위에 놓인 밝은 파란색 기하학적 결정의 구리(II) 황산염
    용액을 천천히 결정화시키면 잘 형성된 결정을 얻을 수 있습니다 - 여기에는 구리(II) 황산염의 파란색 결정이 있습니다

    worked example. (a) 구리(II)황산염과 (b) 바륨황산염을 제조하려면 어떤 방법을 사용할 것인가? 먼저 용해도 규칙을 확인하라. (a) 구리(II)황산염은 용해됨 (바륨, 칼슘, 납 황산염 외에는 모두 용해됨)하므로, 불용성 고체와 산으로 제작한다: 따뜻한 희석 황산에 과잉의 구리(II) 산화물을 추가한 뒤, 남은 고체를 여과하고, 물을 일부 증발시켜 결정화시킨다. (b) 바륨황산염은 불용성이므로, 침전법으로 제작한다: 각 하나씩 필요한 이온을 포함하는 두 용액을 혼합한 후 여과, 세척, 건조한다. 원하는 염의 용해도가 방법을 결정하므로, 선택하기 전에 규칙을 참고하라.

    불용성 염 제조

    불용성 염은 침전법으로 제조된다: 각 하나씩 필요한 이온을 포함하는 두 용액을 혼합하면 불용성 염이 고체로 생성된다. 이후 여과, 세척, 건조한다.

    두 투명 용액을 함께 붓고, 베커 안쪽 바닥에서 고체가 형성되는 모습
    필요한 이온을 각 하나씩 포함하는 두 용액을 혼합하면 불용성 염이 고체 침전물로 나타나며, 이를 여과하여 분리함

    염 내의结晶水

    • 수화물(hydrated) 물질은 화학적으로 물과 결합되어 있다.
    • 무수 물질은 물 분자를 포함하지 않습니다.

    수화 결정 내부의 물 분자는 결정수라고 합니다. 예를 들어, $\text{CuSO}_4 \bullet 5\text{H}_2\text{O}$는 각 화학식 단위마다 물 분자 5개가 포함되어 있습니다.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Preparing a soluble salt

    Step through the method. React an acid with excess insoluble base, filter off what's left over, then evaporate and crystallise to get pure salt crystals.

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    salt/sɒlt/ 염
    hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ 수소
    precipitation/prɪˌsɪpɪˈteɪʃn/ 침전
    hydrated/haɪˈdreɪtɪd/ 수화염
    anhydrous/ænˈhaɪdrəs/ 무수염
    water of crystallisation/ˈwɔːtə ɒv ˌkrɪstəlaɪˈzeɪʃn/ 결정수
    7.3

    Exam tips · ⁨시험 팁⁩

    English
    • Learn the three acid reactions: acid + metal → salt + hydrogen; acid + base → salt + water (neutralisation); acid + carbonate → salt + water + carbon dioxide.
    • Strong and weak describe how much the acid splits into ions (dissociation), not how concentrated it is. A strong acid is fully dissociated; a weak acid only partly.
    • A lower pH means a higher hydrogen-ion concentration. pH 7 is neutral, below 7 is acidic, above 7 is alkaline.
    • Choose the salt method by solubility: a soluble salt is made from an acid + excess solid (then filter, evaporate, crystallise), or by titration with an alkali; an insoluble salt is made by precipitation (mix two solutions, then filter).
    • Learn the solubility rules — all sodium, potassium, ammonium and nitrate salts are soluble.
    한국어
    • 세 가지 산의 반응을 숙지하십시오: 산 + 금속 → 염 + 수소; 산 + 염기 → 염 + 물 (중화 반응); 산 + 탄산염 → 염 + 물 + 이산화탄소.
    • 강과 약은 산이 이온으로 분리되는 정도(해리)를 나타내는 것이지 농도를 의미하는 것이 아닙니다. 강산은 완전히 해리되며, 약산은 부분적으로만 해리됩니다.
    • 낮은 pH는 높은 수소 이온 농도를 의미합니다. pH 7는 중성, 7 미만은 산성, 7 이상은 염기성입니다.
    • 용해도에 따른 염 제조 방법을 선택하십시오: 가용성 염은 산 + 과잉 고체(여과, 증발, 결정화) 또는 알칼리와의 적정法을 통해 만들거나, 불가용성 염은 침전법(두 용액을 혼합한 후 여과)을 통해 만듭니다.
    • 용해도 규칙을 숙지하십시오 - 모든 나트륨, 칼륨, 암모늄 및 질산염 염은 가용성입니다.
  • 8

    The Periodic Table · ⁨주기율표⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    8.1

    Arrangement of the elements

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the Periodic Table as an arrangement of elements in periods and groups and in order of increasing proton number/atomic number
    2 Describe the change from metallic to non‑metallic character across a period
    3 Describe the relationship between group number and the charge of the ions formed from elements in that group
    4 Explain similarities in the chemical properties of elements in the same group of the Periodic Table in terms of their electronic configuration
    5 Explain how the position of an element in the Periodic Table can be used to predict its properties 6 Identify trends in groups, given information about the elements
    한국어
    핵심 보충
    1 주기율표를 원소들이 주기와 족으로 배열되고 양성자 수/원자 번호가 증가하는 순서로 배치된 것으로 서술하라
    2 한 주기에 걸쳐 금속적 특성에서 비금속적 특성으로의 변화를 서술하라
    3 족 번호와 해당 족 원소가 형성하는 이온의 전하 사이의 관계를 서술하라
    4 주기율표에서 같은 족에 속한 원소들의 화학적 성질이 유사한 이유를 전자 구성에 대해 설명하라
    5 주기율표에서 원소의 위치가 어떻게 성질을 예측하는 데 사용될 수 있는지 설명한다. 6 원소에 대한 정보를 바탕으로 족(group) 내에서 나타나는 경향성을 식별한다

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    A periodic table display with element samples
    The periodic table arranges the elements in order of atomic number.

    The Periodic Table 周期表 arranges all the elements 元素 in order of increasing proton number 质子数 (the atomic number 原子序数). The horizontal rows are called periods 周期 and the vertical columns are called groups 族.

    A few key patterns:

    • Across a period, the elements change from metals 金属 on the left to non-metals 非金属 on the right.
    • The group number tells you the charge of the ions 离子 that the elements form. Group I forms $+1$ ions, Group II forms $+2$ ions, and Group VII forms $-1$ ions.
    • Elements in the same group have similar chemical properties. This is because they have the same number of outer-shell electrons 电子 (the same outer electronic configuration 电子排布).

    Because of these patterns, you can use an element's position to predict its properties.

    A schematic periodic table: groups as numbered columns and periods as rows, with metals shaded on the left and non-metals on the right, split by a staircase line
    Groups are the columns and periods are the rows; metals lie to the left of the staircase, non-metals to the right
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Spot a trend across a period · ⁨주기의 경향 파악하기⁩

    Reading across a period, properties change in a regular, repeating pattern. Switch the trend to watch atomic radius, ionisation energy or melting point change element by element. · ⁨주기를 따라 읽으면 성질이 규칙적이고 반복되는 패턴으로 변화합니다. 원자 반지름, 이온화 에너지 또는 융점이 원소별로 어떻게 변하는지 관찰하려면 경향을 변경하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    Periodic Table/ˌpɪərɪˈɒdɪk ˈteɪbl/ 원소 주기율표
    elements/ˈelɪmənts/ 원소
    proton number/ˈprəʊtɒn ˈnʌmbə/ 양자수
    atomic number/əˈtɒmɪk ˈnʌmbə/ 원자 번호
    periods/ˈpɪərɪədz/ 주기
    groups/ɡruːps/ 그룹
    metals/ˈmetlz/ 금속
    non-metals/nɒn ˈmetlz/ 비금속 원소
    ions/ˈaɪɒnz/ 이온
    electrons/ɪˈlektrɒnz/ 전자
    electronic configuration/ɪlekˈtrɒnɪk kənˌfɪɡjəˈreɪʃn/ 전자 배치
    8.2

    Group I — the alkali metals

    Syllabus
    Core Supplement
    1 Describe the Group I alkali metals, lithium, sodium and potassium, as relatively soft metals with general trends down the group, limited to: (a) decreasing melting point (b) increasing density (c) increasing reactivity
    2 Predict the properties of other elements in Group I, given information about the elements

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    Group I elements are the alkali metals 碱金属: lithium 锂, sodium 钠 and potassium 钾. They are soft 柔软 metals (you can cut them with a knife).

    A small piece of potassium burns with a bright burst of sparks and a lilac flame on the surface of a dish of water
    Potassium reacts violently with water, giving off hydrogen that burns with a lilac flame — reactivity increases down Group I
    Electron-shell diagrams of lithium, sodium and potassium, each with a single highlighted outer electron
    Every Group I atom has one electron in its outer shell, which is why they react in similar ways

    Going down the group, there are clear trends 趋势:

    Property Trend going down the group
    melting point 熔点 decreases
    density 密度 increases
    reactivity 活泼性 increases

    You can use these trends to predict the properties of other Group I elements. For example, rubidium (below potassium) would be even more reactive and have an even lower melting point.

    Reaction with water, and what you see

    This is the reaction the exam asks about most. Every Group I metal reacts with water to give an alkali (the metal hydroxide) plus hydrogen - which is exactly why they are called the alkali metals:

    $$2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH} + \text{H}_2$$

    "Describe what you see" is worth marks of its own, so learn the list for sodium on water:

    • it floats - the metal is less dense than water.
    • it melts into a ball - the reaction gives out heat, and the metal's melting point is low.
    • it moves about on the surface - the hydrogen jetting off pushes it around.
    • there is effervescence 泡腾 (fizzing) - the hydrogen gas escaping.
    • it gets smaller and disappears as it is used up.
    • the solution turns alkaline, so universal indicator goes purple (it is now $\text{NaOH}$).

    The trend shows up in how violent this is: lithium fizzes steadily but does not melt; sodium melts into a ball and darts around; potassium is fast enough to ignite its own hydrogen, burning with a lilac flame. Two answers to avoid: "hydrogen is given off" is not an observation (you cannot see it - say effervescence), and the metal melts because the reaction is exothermic, not because "water is hot".

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    Group I trend lab · ⁨I족 경향 실험실⁩

    Follow Group I metals down the group and watch reactivity increase. · ⁨I족 금속을 족 내를 따라 내려가면 반응성이 증가함을 관찰할 수 있습니다.⁩

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    English 한국어
    alkali metals/ˈælkəlaɪ ˈmetlz/ 알칼리 금속
    lithium/ˈlɪθɪəm/ 리튬
    sodium/ˈsəʊdɪəm/ 나트륨
    potassium/pəˈtæsɪəm/ 칼륨
    soft/sɒft/ 심화(soft)
    trends/trendz/ 추세(trends)
    melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ 융점
    density/ˈdensɪti/ 밀도
    reactivity/rɪəkˈtɪvɪti/ 활성도
    effervescence/ˌefəˈvesəns/ 발포 현상(effervescence)
    8.3

    Group VII — the halogens

    Syllabus
    Core Supplement
    1 Describe the Group VII halogens, chlorine, bromine and iodine, as diatomic non-metals with general trends down the group, limited to: (a) increasing density (b) decreasing reactivity
    2 State the appearance of the halogens at r.t.p. as: (a) chlorine, a pale yellow-green gas (b) bromine, a red-brown liquid (c) iodine, a grey-black solid
    3 Describe and explain the displacement reactions of halogens with other halide ions
    4 Predict the properties of other elements in Group VII, given information about the elements

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    Group VII elements are the halogens 卤素: chlorine 氯气, bromine 溴 and iodine 碘. They are diatomic 双原子 non-metals (each molecule is made of two atoms, such as $\text{Cl}_2$).

    Their appearance at room temperature and pressure:

    Halogen Appearance
    chlorine a pale yellow-green gas
    bromine a red-brown liquid
    iodine a grey-black solid

    Going down the group, the density increases but the reactivity decreases (the opposite trend to Group I).

    Group I with a downward reactivity arrow next to Group VII with an upward reactivity arrow
    Group I gets more reactive down the group, while Group VII gets less reactive down — opposite trends

    Displacement reactions

    A more reactive halogen pushes out (displaces) a less reactive halide 卤化物 ion from its solution. This is a displacement reaction 置换反应.

    For example, chlorine is more reactive than bromine, so chlorine displaces bromine from potassium bromide:

    $$\text{Cl}_2 + 2\text{KBr} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{Br}_2$$
    Colourless potassium bromide solution turning orange when chlorine is added
    Chlorine is more reactive, so it displaces bromine from the solution; the released bromine turns the colourless solution orange

    Worked example. Aqueous chlorine is added to potassium iodide solution; then aqueous iodine is added to potassium bromide solution. What happens in each? Reactivity falls down Group VII: chlorine, then bromine, then iodine. (a) Chlorine is above iodine, so it is more reactive and displaces it: $\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$, and the solution turns red-brown as iodine is released. (b) Iodine is below bromine, so it is less reactive and cannot displace it - there is no reaction and no colour change. "No reaction" is a complete answer worth marks: check the order in the group before you write any equation.

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    Group VII trend lab · ⁨VII족 경향 실험실⁩

    Follow halogens down the group and watch reactivity decrease. · ⁨할로겐을 족 내를 따라 내려가면 반응성이 감소함을 관찰할 수 있습니다.⁩

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    English 한국어
    halogens/ˈhælədʒnz/ 할로겐
    chlorine/ˈklɔːriːn/ 염소
    bromine/ˈbrəʊmaɪn/ 브롬
    iodine/ˈaɪədiːn/ 요오드
    diatomic/ˌdaɪəˈtɒmɪk/ 이원자
    halide/ˈhælaɪd/ 할로라이드
    displacement reaction/dɪˈspleɪsmənt rɪˈækʃn/ 치환 반응(displacement reaction)
    8.4

    Transition elements

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the transition elements as metals that: (a) have high densities (b) have high melting points (c) form coloured compounds (d) often act as catalysts as elements and in compounds 2 Describe transition elements as having ions with variable oxidation numbers, including iron(II) and iron(III)
    한국어
    핵심 보충
    1 전이 원소를 다음과 같은 금속으로 설명한다: (a) 높은 밀도를 가진다 (b) 높은 녹점을 가진다 (c) 색을 띤 화합물을 형성한다 (d) 원소 및 화합물로Often 촉매 역할을 한다. 2 전이 원소가 가변 산화수를 가진 이온을 가지고 있음을 설명하며,鉄(II) 및鉄(III)을 포함한다.

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    The transition elements 过渡元素 are the block of metals in the middle of the Periodic Table. Compared with Group I metals, they:

    • have high densities;
    • have high melting points;
    • form coloured 有色 compounds 化合物;
    • often act as catalysts, both as elements and in compounds.

    They can also have variable 可变 oxidation numbers 氧化数. For example, iron 铁 forms both iron(II) and iron(III) compounds.

    Six beakers of brightly coloured solutions — red, orange, yellow, green, blue and purple
    Transition metals form coloured compounds: each of these solutions contains a different transition-metal ion
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Transition element lab · ⁨전이 금속 실험실⁩

    Match transition-metal properties to real examples. · ⁨전이 금속의 성질을 실제 예시와 매칭하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    transition elements/trænˈsɪʃn ˈelɪmənts/ 전이 원소
    coloured/ˈkʌləd/ 유색인
    compounds/ˈkɒmpaʊndz/ 화합물
    variable/ˈveərɪəbl/ 变量
    oxidation numbers/ˌɒksɪˈdeɪʃn ˈnʌmbəz/ 산화수
    iron/ˈaɪən/ 철
    8.5

    Group VIII — the noble gases

    Syllabus
    Core Supplement
    1 Describe the Group VIII noble gases as unreactive, monatomic gases and explain this in terms of electronic configuration

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    The Group VIII noble gases 稀有气体 are unreactive 不活泼, monatomic 单原子 gases (they exist as single atoms, not as molecules).

    They are unreactive because they already have a full outer shell of electrons. This makes them stable, so they do not need to gain, lose or share electrons.

    Five discharge tubes labelled He, Ne, Ar, Kr and Xe, each glowing a different colour
    Passing electricity through each noble gas makes it glow a characteristic colour — this is how neon signs and other lights work
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Noble gas lab · ⁨비활성 기체 실험실⁩

    Classify noble gas uses by the property that makes them useful. · ⁨비활성 기체의 용도를 그들이 유용하게 만드는 성질에 따라 분류하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    noble gases/ˈnəʊbl ˈɡæsɪz/ 비활성 기체
    unreactive/ʌnrɪˈæktɪv/ 비활성임
    monatomic/ˌmɒnəˈtɒmɪk/ 단원자
    8.5

    Exam tips

    • The Periodic Table is ordered by proton number. Elements in the same group (column) have the same number of outer electrons, so they react in similar ways; periods are the rows.
    • Group I (alkali metals) get more reactive going down; Group VII (halogens) get less reactive going down — opposite trends.
    • A more reactive halogen displaces a less reactive one from a solution of its salt — for example chlorine displaces bromine.
    • Noble gases are unreactive because they have a full outer shell. Transition elements are hard and dense, form coloured compounds, act as catalysts and have variable oxidation numbers.
  • 9

    Metals · ⁨금속⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    9.1

    Properties of metals · ⁨금속의 성질⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Compare the general physical properties of metals and non-metals, including: (a) thermal conductivity (b) electrical conductivity (c) malleability and ductility (d) melting points and boiling points
    2 Describe the general chemical properties of metals, limited to their reactions with: (a) dilute acids (b) cold water and steam (c) oxygen
    한국어
    핵심 보충
    1 금속과 비금속의 일반적인 물리적 성질을 비교하여 서술하라: (a) 열전도도 (b) 전기전도도 (c) 가소성과 신도성 (d) 녹점과 끓는점
    2 금속의 일반적인 화학적 성질을 다음과의 반응에 국한하여 서술하라: (a) 희석 산 (b) 찬 물과 증기 (c) 산소

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Physical properties

    Metals 金属 and non-metals 非金属 behave very differently:

    Property Metals Non-metals
    thermal conductivity 导热性 (conducting heat) good poor
    electrical conductivity 导电性 good poor (except graphite)
    malleability 展性 and ductility 延性 malleable and ductile brittle 易碎 (they snap)
    melting point 熔点 and boiling point 沸点 usually high usually low

    Chemical properties

    Metals react in three main ways:

    • with dilute acids 酸 → a salt 盐 + hydrogen 氢气
    • with cold water or steam 蒸汽 → a metal hydroxide (or oxide) + hydrogen
    • with oxygen 氧气 → a metal oxide 氧化物
    한국어

    물리적 성질

    금속과 비금속은 매우 다르게 행동합니다:

    성질 금속 비금속
    열전도율 (열을 전달함) 좋음 나쁨
    전기전도율 좋음 나쁨 (그래파이트 제외)
    연성 및 신도 연성과 신도가 있음 부스러짐 (깨짐)
    융점 및 ** 끓음점** 일반적으로 높음 일반적으로 낮음

    화학적 성질

    금속은 세 가지 주요 방식으로 반응합니다:

    • 희석 산 → 염 + 수소
    • 찬 물 또는 증기 → 금속 하이드록사이드(또는 산化物) + 수소
    • 산소 → 금속 산화물
    천연 구리: 금속은 광택이 있고, 밀도가 높으며, 연성이 있으며, 열과 전기의 전도체입니다
    천연 구리: 금속은 광택이 있고, 밀도가 높으며, 연성이 있으며, 열과 전기의 전도체입니다
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Metallic bonding · ⁨금속 결합⁩

    Positive ions sit in a sea of delocalised electrons — that is why metals conduct and bend. Push the layers and the bond holds. · ⁨양이온은 비국소화 전자 해 사이에 위치하므로 금속은 전기를 전도하고 구부러집니다. 층을 밀면 결합이 유지됩니다.⁩

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Metal property lab · ⁨금속 성질 실험실⁩

    Link metal properties to the particle model. · ⁨금속의 성질을 입자 모델과 연결하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    copper/ˈkɒpə/ 구리
    9.2

    Uses of metals · ⁨금속의 용도⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the uses of metals in terms of their physical properties, including: (a) aluminium in the manufacture of aircraft because of its low density (b) aluminium in the manufacture of overhead electrical cables because of its low density and good electrical conductivity (c) aluminium in food containers because of its resistance to corrosion (d) copper in electrical wiring because of its good electrical conductivity and ductility
    한국어
    핵심 보충
    1 물리적 성질을 근거로 금속의 용도를 서술하라: (a) 알루미늄은 낮은 밀도로 항공기 제조에 사용된다 (b) 알루미늄은 낮은 밀도와 우수한 전기전도도로 고압 송전선에 사용된다 (c) 알루미늄은 부식에 강해 식품 용기에 사용된다 (d) 구리는 우수한 전기전도도와 신도도로 전기 배선에 사용된다

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    A metal is chosen for a job because of its physical properties.

    • Aluminium 铝 is used to make aircraft because of its low density 密度 (it is light).
    • Aluminium is used for overhead electrical cables because of its low density and good electrical conductivity.
    • Aluminium is used for food containers because it resists corrosion 腐蚀.
    • Copper 铜 is used for electrical wiring because of its good electrical conductivity and its ductility (it can be drawn into wires).
    한국어

    금속은 물리적 성질 때문에 특정 작업에 선택됩니다。

    • 알루미늄은 낮은 밀도 (가벼움) 때문에 항공기 제작에 사용됩니다。
    • 알루미늄은 낮은 밀도와 좋은 전기전도율 때문에 고압 송전선으로 사용됩니다。
    • 알루미늄은 부식에 강하기 때문에 식품 용기로 사용됩니다。
    • 구리는 좋은 전기전도율과 신도(전선으로 당길 수 있음) 때문에 전기 배선에 사용됩니다。
    공항 활주로에 서 있는 대형 여객기, 뒤에는 언덕이 보임
    항공기 몸체는 많은 알루미늄을 사용합니다: 강하지만 밀도가 낮아 비행기가 가볍게 유지됩니다
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Metal use lab · ⁨금속 용도 실험실⁩

    Choose the property that explains each metal use. · ⁨각 금속 용도를 설명하는 성질을 선택하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    metals/ˈmetlz/ 금속
    non-metals/nɒn ˈmetlz/ 비금속 원소
    thermal conductivity/ˈθɜːml kɒndəkˈtɪvɪti/ 열전도율
    electrical conductivity/ɪˈlektrɪkl kɒndəkˈtɪvɪti/ 전기 전도도
    malleability/ˌmæləˈbɪlɪti/ 신도성
    ductility/dʌkˈtɪlɪti/ 인성(ductility)
    brittle/ˈbrɪtl/ 脆性(부러짐이 쉬움)
    melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ 융점
    boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ 비점
    acids/ˈæsɪdz/ 산
    salt/sɒlt/ 염
    hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ 수소
    steam/stiːm/ 증기
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 산소
    oxide/ˈɒksaɪd/ 산化物
    aluminium/ˌæljʊˈmɪnɪəm/ 알루미늄
    density/ˈdensɪti/ 밀도
    9.3

    Alloys · ⁨합금⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe an alloy as a mixture of a metal with other elements, including: (a) brass as a mixture of copper and zinc (b) stainless steel as a mixture of iron and other elements such as chromium, nickel and carbon
    2 State that alloys can be harder and stronger than the pure metals and are more useful 5 Explain in terms of structure how alloys can be harder and stronger than the pure metals because the different sized atoms in alloys mean the layers can no longer slide over each other
    3 Describe the uses of alloys in terms of their physical properties, including stainless steel in cutlery because of its hardness and resistance to rusting
    4 Identify representations of alloys from diagrams of structure
    한국어
    핵심 보충
    1 합금을 금속과 다른 요소들의 혼합물로 서술하며, 다음을 포함한다: (a) 황동은 구리와 아연의 혼합물 (b) 스테인리스강은 철과 크롬, 니켈, 탄소 등의 다른 요소의 혼합물
    2 합금이 순수 금속보다 단단하고 강하며 더 유용함을 명시함 5 합금의 서로 다른 크기의 원자가 층끼리 미끄러지는 것을 방지하므로 합금이 순수 금속보다 단단하고 강해지는데, 구조적 관점에서 이를 설명함
    3 물리적 성질을 근거로 합금의 용도를 서술하라: 스테인리스강은 단단함과 녹 방지 능력 때문에 식기류에 사용된다
    4 구조 도식으로부터 합금의 표현을 식별하라

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    An alloy 合金 is a mixture 混合物 of a metal with one or more other elements.

    • Brass 黄铜 is a mixture of copper and zinc 锌.
    • Stainless steel 不锈钢 is a mixture of iron 铁 with other elements such as chromium 铬, nickel 镍 and carbon 碳.

    Alloys are usually harder and stronger than the pure metals, which makes them more useful. For example, stainless steel is used for cutlery because it is hard and does not rust.

    Why alloys are harder. In a pure metal, the atoms 原子 are all the same size, so the layers 层 can slide over each other easily. In an alloy, the different-sized atoms stop the layers from sliding, so the alloy is harder and stronger.

    한국어

    합금은 금속과 하나 이상의 다른 요소의 혼합물입니다。

    • 황동은 구리와 아연의 혼합물입니다。
    • 스테인리스 스틸은 철에 크롬, 니켈, 탄소와 같은 다른 요소가 섞인 혼합물입니다。

    합금은 순수 금속보다 일반적으로 단단하고 강해서 더 유용합니다。예를 들어, 스테인리스 스틸은 단단하고 녹슬지 않기 때문에 식기류에 사용됩니다。

    합금의 단단함 원인. 순금속은 원자 크기가 모두 같아 층들이 서로 쉽게 미끄러질 수 있습니다. 그러나 합금은 크기가 다른 원자가 층들의 미끄러짐을 방해하므로 더 단단하고 강합니다.

    크기가 같은 원자의 깔끔한 격자 구조로 층이 미끄러질 수 있는 모습, 그리고 큰 원자가 줄을 왜곡시켜 미끄러짐을 막는 합금 모습
    합금에서는 크기가 다른 원자가 층끼리의 미끄러짐을 방해하므로, 합금이 순금속보다 단단합니다
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Alloy property lab · ⁨합금 성질 실험실⁩

    See why mixing atoms changes metal properties. · ⁨원자를 섞으면 금속의 성질이 어떻게 변하는지 확인하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    alloy/ˈælɔɪ/ 합금(alloy)
    mixture/ˈmɪkstʃə/ 혼합물
    brass/bræs/ 황동
    zinc/zɪŋk/ 아연
    stainless steel/ˈsteɪnləs stiːl/ 스테인리스 스틸
    9.4

    The reactivity series · ⁨반응성 서열⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State the order of the reactivity series as: potassium, sodium, calcium, magnesium, aluminium, carbon, zinc, iron, hydrogen, copper, silver, gold 4 Describe the relative reactivities of metals in terms of their tendency to form positive ions, by displacement reactions, if any, with the aqueous ions of magnesium, zinc, iron, copper and silver
    2 Describe the reactions, if any, of: (a) potassium, sodium and calcium with cold water (b) magnesium with steam (c) magnesium, zinc, iron, copper, silver and gold with dilute hydrochloric acid and explain these reactions in terms of the position of the metals in the reactivity series
    5 Explain the apparent unreactivity of aluminium in terms of its oxide layer
    3 Deduce an order of reactivity from a given set of experimental results
    한국어
    핵심 보충
    1 반응성 서열의 순서를 다음과 같이 서술하시오: 칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 탄소, 아연, 철, 수소, 구리, 은, 금 4 금속의 상대적 반응성을 양이온 형성 경향에 따라 설명하고, 마그네슘, 아연, 철, 구리, 은의 수용성 이온과 치환 반응(발생할 경우)을 통해 설명하시오
    2 다음 물질과의 반응(발생할 경우)을 서술하시오: (a) 칼륨, 나트륨, 칼슘과 차가운 물 (b) 마그네슘과 수증기 (c) 마그네슘, 아연, 철, 구리, 은, 금과 희석 염산 및 반응 원인을 반응성 서열에서의 위치로 설명하시오
    5 알루미늄의 겉보기上不반응성을 산화 피막으로 설명하시오
    3 주어진 실험 결과로부터 반응성 순위를 추론하시오

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    The reactivity series 金属活动性顺序 lists metals in order of how reactive they are. Carbon and hydrogen are included for comparison:

    potassium 钾, sodium 钠, calcium 钙, magnesium 镁, aluminium, carbon, zinc, iron, hydrogen, copper, silver, gold

    (most reactive at the top, least reactive at the bottom)

    The higher a metal is, the more easily it forms positive ions 离子. This explains its reactions:

    • potassium, sodium and calcium react with cold water.
    • magnesium reacts with steam (but only very slowly with cold water).
    • magnesium, zinc and iron react with dilute hydrochloric acid; copper, silver and gold do not.

    Displacement reactions

    A more reactive metal will displace a less reactive metal from a solution of its ions (a displacement reaction 置换反应). For example, zinc displaces copper from copper(II) sulfate solution, because zinc is more reactive than copper:

    $$\text{Zn} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{Cu}$$

    Be ready to say what you would see, because those are separate marks:

    • the blue colour of the solution fades - the blue $\text{Cu}^{2+}$ ions are being used up (zinc sulfate is colourless).
    • a pink-brown solid coats the zinc - that is the displaced copper.
    • the grey zinc dissolves and gets smaller.
    • the mixture warms up - displacement is exothermic.

    Metal-and-acid reactions have their own list: effervescence 泡腾 (the hydrogen escaping) and the solid dissolves. With copper(II) oxide or carbonate and acid, add that the solution turns blue. Never write "hydrogen is given off" as an observation - you cannot see the gas, only the bubbles, so write effervescence.

    Worked example. Zinc and aluminium are both found as oxides. Which can be extracted by heating with carbon, and why? Find each metal's place relative to carbon in the reactivity series. Zinc sits below carbon, so carbon is the more reactive of the two and can take the oxygen away from it: zinc oxide is reduced by heating with carbon. Aluminium sits above carbon, so carbon is not reactive enough to displace it, and aluminium must be extracted by electrolysis instead - which is why aluminium costs far more to extract. The line in the series that decides the method is carbon's, not the top of the list.

    The special case of aluminium

    Aluminium seems less reactive than its position suggests. This is because it is covered by a thin, strong oxide layer 氧化层 that stops other substances reaching the metal underneath.

    한국어

    반응성 서열은 금속들을 반응성 순서대로 나열한 것입니다. 비교를 위해 탄소와 수소도 포함됩니다:

    칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 탄소, 아연, 철, 수소, 구리, 은, 금

    (상단이 가장 반응성이 높고, 하단이 가장 반응성이 낮음)

    칼륨부터 금까지의 반응성 서열, 탄소와 수素的 표시, 그리고 탄소를 기준으로 양측에 추출 방법 표시
    탄소 위쪽의 금속은 전기분해로 추출하며, 탄소 아래쪽의 금속은 탄소를 가열하여 추출할 수 있습니다

    금속이 서열에서 높을수록 양 (양이온) 형성이 더 쉽습니다. 이는 다음 반응을 설명합니다:

    • 칼륨, 나트륨, 칼슘은 찬 물과 반응합니다.
    • 마그네슘은 증기와 반응하지만(찬 물과는 매우 느리게 반응합니다).
    • 마그네슘, 아연, 철은 희석 염산과 반응하지만, 구리, 은, 금은 반응하지 않습니다.

    치환 반응

    더 반응성이 높은 금속은 이온 용액에서 더 반응성이 낮은 금속을 치환할 수 있습니다(치환 반응). 예를 들어, 아연은 구리보다 반응성이 높아 구리(II) 황산염 용액에서 구리를 치환합니다:

    $$\text{Zn} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{Cu}$$

    무엇을 보게 될지 말할 수 있도록 준비하세요. 그 부분들은 별도의 점수입니다:

    • 용액의 파란색이 사라집니다 - 파란 $\text{Cu}^{2+}$ 이온이 소모되고 있기 때문입니다(아연 황산염은 무색입니다).
    • 홍갈색 고체가 아연 표면에 코팅됩니다 - 이것이 치환된 구리입니다.
    • 회색 아연이 용해되어 작아집니다.
    • 혼합물이 따뜻해집니다 - 치환 반응은 발열 반응입니다.

    금속-산 반응에는 고유한 목록이 있습니다: 기포 발생(수소가 빠져나옴)과 고체 용해. 구리(II) 산화물 또는 탄산염과 산의 경우에는 용액이 파란색으로 변함을 추가하십시오. 관찰 사항으로 "수소가 방출된다"고 쓰지 마십시오. 기체는 보이지 않고 기泡만 보이므로 기포 발생이라고 적으세요.

    풀이 예제. 아연과 알루미늄은 모두 산化物 형태로 존재합니다. 어느 것이 탄소를 가열하여 추출할 수 있는지, 그리고 그 이유는 무엇입니까? 반응성 서열에서 각 금속의 탄소에 대한 위치를 찾으십시오. 아연은 탄소 아래에 있으므로, 두 가지 중 탄소가 더 반응성이 커서 아연의 산소를 빼앗을 수 있습니다: 아연 산化物는 탄소를 가열하여 환원됩니다. 알루미늄은 탄소 위에 있으므로, 탄소는 이를 치환하기엔 반응성이 부족하며, 대신 알루미늄은 전기분해로 추출되어야 합니다 - 바로 이 때문에 알루미늄 추출 비용이 훨씬 높습니다. 방법을 결정하는 서열의 기준선은 목록 상단이 아니라 탄소의 위치입니다.

    알루미늄의 특수한 경우

    알루미늄은 자신의 위치보다 덜 반응성처럼 보입니다. 이는 얇고 강한 산화막이 금속 아래쪽의 물질들이 닿는 것을 막기 때문입니다.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Displacement and the reactivity series · ⁨치환 반응과 반응성 순서표⁩

    Step through a displacement. A more reactive metal pushes a less reactive one out of its compound — which is exactly what the reactivity series predicts. · ⁨치환 반응을 단계별로 살펴보세요. 더 반응성 높은 금속이 덜 반응성 높은 금속을 그 화합물에서 밀어냅니다 — 이것이 바로 반응성 순서표가 예측하는 내용입니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    reactivity series/rɪəkˈtɪvɪti ˈsɪəriːz/ 반응성 순서
    potassium/pəˈtæsɪəm/ 칼륨
    sodium/ˈsəʊdɪəm/ 나트륨
    calcium/ˈkælsɪəm/ 칼슘
    magnesium/mæɡˈniːzɪəm/ 마그네슘
    ions/ˈaɪɒnz/ 이온
    displacement reaction/dɪˈspleɪsmənt rɪˈækʃn/ 치환 반응(displacement reaction)
    oxide layer/ˈɒksaɪd ˈleɪə/ 산화막
    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    9.5

    Corrosion of metals · ⁨금속의 부식⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State the conditions required for the rusting of iron and steel to form hydrated iron(III) oxide
    2 State some common barrier methods, including painting, greasing and coating with plastic 4 Describe the use of zinc in galvanising as an example of a barrier method and sacrificial protection
    3 Describe how barrier methods prevent rusting by excluding oxygen or water 5 Explain sacrificial protection in terms of the reactivity series and in terms of electron loss
    한국어
    핵심 보충
    1 철강의 녹슬어 수산화철(III) oxide를 형성하기 위해 필요한 조건을 서술하시오
    2 페인팅, 그라이싱, 플라스틱 코팅 등 일반적인 차폐 방법 중 일부 열거함 4 아연을 이용한 도금(galvanising)이 차폐 방법이자 부식 방지(sacrificial protection)의 예시임을 서술함
    3 산소나 물이 차단됨으로써 녹이 생기는 것을 방지하는 차폐 방법의 원리를 서술함 5 반응성 순서와 전자 손실 관점에서 부식 방지의 원리를 설명함

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Rusting 生锈 is the corrosion of iron and steel. Two things are needed for rusting: oxygen (from the air) and water. The rust 铁锈 formed is hydrated iron(III) oxide.

    Stopping rust

    Barrier methods 隔离法 keep oxygen and water away from the iron:

    • painting, greasing (covering with oil), and coating with plastic.

    Galvanising 镀锌 means coating iron with a layer of zinc. This works in two ways:

    • it is a barrier (the zinc keeps out air and water);
    • it gives sacrificial protection 牺牲保护. Because zinc is more reactive than iron, the zinc loses electrons 电子 and corrodes instead of the iron — even if the surface is scratched.
    한국어
    심하게 부식된 금속 기둥
    부식은 보호받지 않은 금속을 천천히 갉아먹습니다.

    녹슬기는 철 및 철강의 부식입니다. 녹슬기에는 두 가지가 필요합니다: 산소(공기 중)와 물. 생성된 녹은 수산화 철(III) 산化物입니다.

    해안 바위 위에 놓인 심하게 오렌지-갈색 녹으로 덮인 철 사슬
    바다 물과 공기가 이 철 사슬을 심하게 녹슬림 — 녹은 수산화 철(III) 산化物임
    세 개의 시험관: 물과 공기 속의 철 못, 기름으로 밀봉된 끓인 물 속의 못, 건조제와 함께 건조한 공기 속의 못
    녹슬기에는 물과 산소 모두 필요함 — 철 못은 두 가지가 모두 있는 관에서만 녹슨다

    녹 방지

    장벽 방식은 산소와 물을 철로부터 멀리 유지합니다:

    • 페인트 칠하기, 유채우기(기름으로 덮기), 플라스틱 코팅.

    아연 도금은 철에 아연 층을 입히는 것입니다. 이는 두 가지 방식으로 작동합니다:

    • 장벽 역할(아연이 공기 및 물을 차단함);
    • ** sacrificial 보호(대체 보호)** 제공. 아연이 철보다 반응성이 크므로, 아연이 전자를 잃고 철 대신 부식됨 — 표면이 긁혀도 마찬가지임.
    철 막대에 부착된 아연块, 아연에서 철로 전자 흐름
    반응성이 더 높은 아연이 부식되면서 전자를 철에 전달하므로, 표면이 긁힌 곳에서도 철은 보호됩니다
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Why iron rusts — and how to stop it · ⁨철이 녹슬는 이유 — 그리고 방지 방법⁩

    Step through rusting. Iron needs BOTH water and oxygen, and once it starts the rust flakes off to expose fresh metal — which is why we protect iron. · ⁨녹슬기 과정을 단계별로 살펴보십시오. 철은 물과 산소 BOTH가 필요하며, 한번 녹슬기 시작하면 녹이 떨어져 나가 새로운 금속 표면을 노출시키므로 철을 보호해야 합니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    corrosion/kəˈrəʊʒn/ 부식
    iron/ˈaɪən/ 철
    chromium/ˈkrəʊmɪəm/ 크롬
    nickel/ˈnɪkl/ 니켈
    carbon/ˈkɑːbən/ 탄소
    atoms/ˈætəmz/ 원자
    layers/ˈleɪəz/ 레이어
    rusting/ˈrʌstɪŋ/ 녹슬림(rusting)
    rust/rʌst/ 녹
    barrier methods/ˈbærɪə ˈmeθədz/ 차단 방식(barrier methods)
    galvanising/ˈɡælvənaɪzɪŋ/ 아연 도금
    sacrificial protection/ˌsækrɪˈfɪʃl prəˈtekʃn/ 희생 보호
    electrons/ɪˈlektrɒnz/ 전자
    ore/ɔː/ 광석(ore)
    electrolysis/ɪlekˈtrɒləsɪs/ 전해
    hematite/ˈhemətaɪt/ 헤마타이트
    9.6

    Extraction of metals · ⁨금속 추출⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the ease in obtaining metals from their ores, related to the position of the metal in the reactivity series
    2 Describe the extraction of iron from hematite in the blast furnace, limited to: (a) the burning of carbon (coke) to provide heat and produce carbon dioxide (b) the reduction of carbon dioxide to carbon monoxide (c) the reduction of iron(III) oxide by carbon monoxide (d) the thermal decomposition of calcium carbonate/limestone to produce calcium oxide (e) the formation of slag Symbol equations are not required 4 State the symbol equations for the extraction of iron from hematite (a) $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$ (b) $\text{C} + \text{CO}_2 \rightarrow 2\text{CO}$ (c) $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2$ (d) $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$ (e) $\text{CaO} + \text{SiO}_2 \rightarrow \text{CaSiO}_3$
    3 State that the main ore of aluminium is bauxite and that aluminium is extracted by electrolysis 5 Describe the extraction of aluminium from purified bauxite/aluminium oxide, including: (a) the role of cryolite (b) why the carbon anodes need to be regularly replaced (c) the reactions at the electrodes, including ionic half-equations Details of the purification of bauxite are not required
    한국어
    핵심 보충
    1 금속 정제의 용이성을 반응성 서열에서의 금속 위치와 관련하여 서술하시오
    2 블라스터 furnaces에서 헤마타이트(hematite)로부터 철을 정제하는 과정을 다음 사항까지 서술하시오: (a) 열을 제공하고 탄산 가스를 생성하기 위한 탄소(코크) 연소 (b) 탄산 가스를 일산화탄소로 환원 (c) 일산화탄소에 의한 철(III) oxide 환원 (d) 석회석/칼슘 탄산염의 열분해로 인한 산화칼슘 생성 (e) 슬래그(slaging) 형성 기호 방정식은 불필요함 4 헤마타이트로부터 철을 정제하는 기호 방정식을 서술하시오: (a) $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$ (b) $\text{C} + \text{CO}_2 \rightarrow 2\text{CO}$ (c) $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2$ (d) $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$ (e) $\text{CaO} + \text{SiO}_2 \rightarrow \text{CaSiO}_3$
    3 알루미늄의 주석광은 보ക്사이트(bauxite)이며, 알루미노염전 전해법(electrolysis)으로 추출함을 명시함 5 정제된 보ಕ್사이트/알루미늄 산화물로부터 알루미늄을 추출하는 과정을 서술할 것: (a) 크리오라이트(cryolite)의 역할 (b) 탄소 양극이 주기적으로 교체되어야 하는 이유 (c) 전극에서의 반응 및 이온 반응식 포함. 보크사이트 정제의 상세 내용은 불필요함

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    How a metal is taken from its ore 矿石 depends on its place in the reactivity series. Metals below carbon can be extracted by heating with carbon (which removes the oxygen). Metals above carbon are too reactive for this and must be extracted by electrolysis 电解.

    Iron from the blast furnace

    Iron is extracted from its ore hematite 赤铁矿 (iron(III) oxide) in a blast furnace 高炉:

    • Carbon (coke) burns in hot air to give carbon dioxide and lots of heat.
    • This carbon dioxide 二氧化碳 reacts with more carbon to form carbon monoxide 一氧化碳.
    • The carbon monoxide reduces the iron(III) oxide to iron (this is reduction 还原).
    • Limestone 石灰石 (calcium carbonate) breaks down in the heat to form calcium oxide 氧化钙.
    • The calcium oxide reacts with sandy impurities to form slag 炉渣, which is removed.

    Aluminium by electrolysis

    Aluminium is extracted from its ore bauxite 铝土矿 (purified to aluminium oxide) by electrolysis:

    • The aluminium oxide is dissolved in molten cryolite 冰晶石 to lower its melting point and save energy.
    • At the cathode 阴极, aluminium ions gain electrons to form aluminium metal.
    • At the anode 阳极, oxygen is formed. This oxygen reacts with the hot carbon anodes and burns them away, so they must be replaced regularly.
    한국어

    금속이 광석에서 어떻게utc되는지는 반응성 서열에서의 위치에 따라 다릅니다. 탄소 아래쪽의 금속은 탄소를 가열하여 추출할 수 있습니다(산소를 제거함). 탄소 위쪽의 금속은 이 방식으로는 너무 반응성이 커서 전기분해로 추출해야 합니다.

    탄소 위쪽의 금속은 전기분해로 추출되며, 탄소 아래쪽의 금속은 탄소를 가열하여 추출함
    탄소 위의 금속은 전해질이 필요하며, 아래쪽은 탄소와 함께 가열함

    블拉斯 furnaces에서 철

    철은 광석인 헤마타이트(철(III) 산化物)를 블라스 furnace에서 추출합니다:

    • 탄소(코크)가 뜨거운 공기 속에서 타면서 이산화탄소와 많은 열을 생성합니다.
    • 이 이산화탄소가 더 많은 탄소와 반응하여 일산화탄소를 만듭니다.
    • 일산화탄소는 철(III) 산化物를 철로 환원합니다(이는 환원 과정입니다).
    • 석회석(칼슘 탄산염)이 열에 의해 분해되어 칼슘 산化物를 만듭니다.
    • 칼슘 산化物가 모래 불순물과 반응하여 슬ラグ을 형성하고, 이를 제거합니다.
    표시된 블라스 furnace:Charge가 상단에 진입하고,hot air가 하단에 분사되며, 용융된 철과 슬러그가 하단에서 배출됨
    블라스 furnace에서 일산화탄소가 철 광석을 환원하고, 석회석이 모래 불순물을 슬러그로 제거함

    전기분해에 의한 알루미늄

    알루미늄은 광석인 보크스 (정제하여 산화 알루미늄으로 만듦)를 전해질로 추출합니다:

    • 알루미나를 용해된 크리올라이트에 녹여 녹점을 낮추고 에너지를 절약합니다.
    • 음극에서 알루미늄 이온이 전자를 얻어 알루미늄 금속을 형성합니다.
    • 양극에서 산소가 생성됩니다. 이 산소는 뜨거운 탄소 양극과 반응하여 이를 소모하므로, 정기적으로 교체해야 합니다.
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Extracting iron in the blast furnace · ⁨고로(furnace)에서의 철 추출⁩

    Iron is below carbon in reactivity, so carbon can reduce its ore to the metal. · ⁨철은 반응성 순서표에서 탄소에 하위에 있으므로, 탄소가 철 광석을 금속으로 환원할 수 있습니다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    blast furnace/blæst ˈfɜːnɪs/ 고로
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 이산화탄소
    carbon monoxide/ˈkɑːbən mʌˈnɒksaɪd/ 일산화탄소
    reduction/rɪˈdʌkʃn/ 환원
    limestone/ˈlaɪmstəʊn/ 석회석
    calcium oxide/ˈkælsɪəm ˈɒksaɪd/ 산화칼슘
    slag/slæɡ/ 슬ラグ(slag)
    bauxite/ˈbɔːksaɪt/ 보ಕ್사이트
    cryolite/ˈkraɪəlaɪt/ 크라이올라이트
    cathode/ˈkæθəʊd/ 음극(cathode)
    anode/ˈænəʊd/ 양극(anode)
    effervescence/ˌefəˈvesəns/ 발포 현상(effervescence)
    9.6

    Exam tips · ⁨시험 팁⁩

    English
    • Learn the reactivity series (potassium → gold). A more reactive metal displaces a less reactive one from a solution of its ions.
    • Metals above carbon are extracted by electrolysis; those below carbon (like iron) can be extracted by heating with carbon.
    • Rusting needs both water and oxygen. Barrier methods (paint, oil) keep them out; galvanising also gives sacrificial protection, because the more reactive zinc corrodes instead of the iron.
    • Alloys are harder than pure metals because the different-sized atoms stop the layers of ions sliding over each other.
    한국어
    • 반응성 서열 (칼륨 → 금)을 배우세요. 더 반응성이 높은 금속은 이온 용액에서 더 반응성이 낮은 금속을 치환합니다.
    • 탄소 위에 있는 금속은 전해질로 추출하고, 탄소 아래에 있는 금속(철 등)은 탄소와 함께 가열하여 추출할 수 있습니다.
    • 녹슬기에는 물과 산소 둘 다가 필요합니다. Barrier 방법(페인트, 오일)은 이를 차단하며, 아연 도금은 더 반응성이 높은 아연이 철 대신 부식함으로써 희생 보호도 제공합니다.
    • 합금은 크기가 다른 원자가 이온의 층이 서로 미끄러지는 것을 막기 때문에 순수 금속보다 단단합니다.
  • 10

    Chemistry of the environment · ⁨환경 화학⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    10.1

    Water · ⁨물⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe chemical tests for the presence of water using anhydrous cobalt(II) chloride and anhydrous copper(II) sulfate
    2 Describe how to test for the purity of water using melting point and boiling point
    3 Explain that distilled water is used in practical chemistry rather than tap water because it contains fewer chemical impurities
    4 State that water from natural sources may contain substances, including: (a) dissolved oxygen (b) metal compounds (c) plastics (d) sewage (e) harmful microbes (f) nitrates from fertilisers (g) phosphates from fertilisers and detergents
    5 State that some of these substances are beneficial, including: (a) dissolved oxygen for aquatic life (b) some metal compounds provide essential minerals for life
    6 State that some of these substances are potentially harmful, including: (a) some metal compounds are toxic (b) some plastics harm aquatic life (c) sewage contains harmful microbes which cause disease (d) nitrates and phosphates lead to deoxygenation of water and damage to aquatic life Details of the eutrophication process are not required
    7 Describe the treatment of the domestic water supply in terms of: (a) sedimentation and filtration to remove solids (b) use of carbon to remove tastes and odours (c) chlorination to kill microbes
    한국어
    핵심 보충
    1 무수 염화 코발트(II) 및 무수 황산 구리(II)를 사용하여 물 존재 여부를 확인하는 화학적 시료를 서술하라
    2 융점 및 끓음점을 사용하여 물의 순도를 확인하는 방법을 서술하라
    3 정제수는 불순물이 적어 실험 화학에서 사용되며, 상용 수와는 다른 이유를 설명하라
    4 자연수에는 다음 물질들이 포함되어 있을 수 있음을 서술하라: (a) 용존 산소 (b) 금속 화합물 (c) 플라스틱 (d) 하수 (e) 유해 미생물 (f) 비료로 인한 질산염 (g) 비료 및 세제에인 인산염
    5 이러한 물질 중 일부는 유익하며, 다음을 포함함을 서술하라: (a) 수생 생명을 위한 용존 산소 (b) 일부 금속 화합물은 생명에 필수적인 광물을 공급함
    6 이러한 물질 중 일부는 유해할 수 있으며, 다음을 포함함을 서술하라: (a) 일부 금속 화합물은 독성이 있다 (b) 일부 플라스틱은 수생 생명에 해를 끼친다 (c) 하수는 질병을 유발하는 유해 미생물을 포함한다 (d) 질산염과 인산염은 물의 탈산소화를 일으키고 수생 생명을 손상시킨다. 부영양화 과정에 대한 상세한 내용은 불필요하다
    7 가정용 급수의 처리 과정을 다음으로 서술하라: (a) 침전 및 여과를 통해 고형물 제거 (b) 맛과 냄새 제거를 위한 탄소 사용 (c) 소독을 위한 염소 살균

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Testing for water

    Two chemical tests show that water is present:

    • Anhydrous 无水 cobalt(II) chloride turns from blue to pink when water is added.
    • Anhydrous copper(II) sulfate turns from white to blue when water is added.

    These tests only show that water is there. To show that water is pure, you test its melting point 熔点 and boiling point 沸点: pure water melts at exactly $0\,{}^{\circ}\text{C}$ and boils at exactly $100\,{}^{\circ}\text{C}$. Any dissolved substance changes these values.

    This is why distilled water 蒸馏水 is used in chemistry instead of tap water — it has far fewer chemical impurities 杂质.

    What is in natural water

    Water from rivers, lakes and the sea is not pure. It may contain dissolved oxygen 氧气, metal compounds, plastics, sewage 污水, harmful microbes 微生物, and nitrates 硝酸盐 and phosphates 磷酸盐 (which come from fertilisers and detergents).

    Some of these are helpful:

    • dissolved oxygen lets aquatic life 水生生物 (fish and plants) breathe;
    • some metal compounds give essential minerals 矿物质.

    Others are harmful:

    • some metal compounds are toxic 有毒 (poisonous);
    • some plastics harm aquatic life;
    • sewage carries microbes that cause disease;
    • nitrates and phosphates cause deoxygenation 缺氧 (loss of oxygen) in the water, which harms aquatic life.

    Treating drinking water

    To make water safe to drink, the water supply is treated in steps:

    • sedimentation 沉降 and filtration 过滤 remove solid bits;
    • passing it through carbon 碳 removes bad tastes and smells;
    • chlorination 氯消毒 (adding chlorine) kills harmful microbes.
    한국어

    물 검출

    두 가지 화학 실험은 물이 존재함을 보여줍니다:

    • 무수 코발트(II) 염화물(코발트 클로라이드)에 물을 추가하면 파란색에서 분홍색으로 변합니다.
    • 무수 구리(II) 황산염(구리 황산염)에 물을 추가하면 하얀색에서 파란색으로 변합니다.

    이 테스트들은 오직 물이 존재함을 보여주는 데 그칩니다. 물이 순수함을 증명하려면 융점과 끓는점을 테스트해야 합니다: 순수한 물은 정확히 $0\,{}^{\circ}\text{C}$에서 녹고 정확히 $100\,{}^{\circ}\text{C}$에서 끓습니다. 용해된 물질은 이 값들을 변경합니다.

    두 가지 색 변화 실험으로 물 존재 확인: 코발트 클로라이드 파랑→분홍, 구리 황산염 흰→파랑; 고정된 융점과 끓는점 0도 및 100도로 순수함을 증명
    색 변화 실험은 물 존재를, 고정된 융점과 끓는점은 순수함을 보여줍니다

    따라서 화학 실험에서는 정수(自来水) 대신 화학적 불순물이 훨씬 적은 증류수를 사용합니다.

    자연수에 포함된 것들

    강, 호수, 바다의 물은 순수하지 않습니다. 용해된 산소, 금속 화합물, 플라스틱, 하수, 유해 미생물, 그리고 질산염과 인산염(비료와 세제에서 유래)을 포함할 수 있습니다.

    이 중 일부는 유익합니다:

    • 용해된 산소는 수중 생물(어류 및 식물)에게 호흡을 가능하게 합니다;
    • 일부 금속 화합물은 필수적인 미네랄을 제공합니다.

    다른 일부는 해롭습니다:

    • 일부 금속 화합물은 독성(유독성)입니다;
    • 일부 플라스틱은 수중 생물에 해를 끼칩니다;
    • 하수는 질병을 유발하는 미생물을 운반합니다;
    • 질산염과 인산염은 물에서 산소 결핍(산소 손실)을 유발하여 수중 생물에 해를 끼칩니다.

    음용수 처리

    물을 안전하게 마시게 하기 위해供水系统는 단계별로 처리됩니다:

    • 침전 및 여과로 고형분을 제거합니다;
    • 탄소를 통과시켜 나쁜 맛과 냄새를 제거합니다;
    • 염소 소독(염소 첨가)으로 유해 미생물을 사멸시킵니다.
    플로우차트: 침전, 여과, 탄소 통과, 염소 소독 순서로 안전한 음용수 제공
    물은 단계별로 안전하게 만듭니다: 큰 입자 침전, 여과, 탄소를 통한 맛 제거, 염소 소독
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Water treatment lab · ⁨정수 처리 실험실⁩

    Classify water processes by what they remove or change. · ⁨정수 과정을 제거하거나 변경하는 것에 따라 분류하십시오.⁩

    10.2

    Fertilisers · ⁨비료⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State that ammonium salts and nitrates are used as fertilisers
    2 Describe the use of NPK fertilisers to provide the elements nitrogen, phosphorus and potassium for improved plant growth
    한국어
    핵심 보충
    1 암모늄 염과 질산염이 비료로 사용됨을 서술하라
    2 질소, 인, 칼륨 요소를 제공하여 식물 성장을 개선하기 위해 NPK 비료를 사용하는 방법을 서술하라

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Fertilisers 肥料 are added to soil to help plants grow. Ammonium salts and nitrates are common fertilisers.

    NPK fertilisers contain the three elements plants need most: nitrogen 氮气, phosphorus 磷 and potassium 钾.

    한국어

    비료는 식물이 자라도록 돕기 위해 토양에 추가됩니다. 암모늄 염과 질산염이 일반적인 비료입니다.

    NPK 비료는 식물이 가장 많이 필요로 하는 세 가지 요소인 질소, 인, 칼륨을 포함합니다.

    NPK 카드 세 장: N(질소) 잎 및 줄기 성장, P(인) 튼튼한 뿌리, K(칼륨) 꽃 및 열매
    NPK 비료는 식물이 가장 많이 필요로 하는 세 가지 요소를 공급합니다: 질소, 인, 칼륨
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Fertiliser route lab · ⁨비료 경로 실험실⁩

    Follow nitrogen from raw materials to crop growth. · ⁨원료에서 작물 성장까지 질소 경로를 추적하십시오.⁩

    10.3

    Air quality and climate · ⁨대기 질 및 기후⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State the composition of clean, dry air as approximately 78% nitrogen, $\text{N}_2$, 21% oxygen, $\text{O}_2$ and the remainder as a mixture of noble gases and carbon dioxide, $\text{CO}_2$
    2 State the source of each of these air pollutants, limited to: (a) carbon dioxide from the complete combustion of carbon-containing fuels (b) carbon monoxide and particulates from the incomplete combustion of carbon-containing fuels (c) methane from the decomposition of vegetation and waste gases from digestion in animals (d) oxides of nitrogen from car engines (e) sulfur dioxide from the combustion of fossil fuels which contain sulfur compounds
    3 State the adverse effect of these air pollutants, limited to: (a) carbon dioxide: higher levels of carbon dioxide leading to increased global warming, which leads to climate change (b) carbon monoxide: toxic gas (c) particulates: increased risk of respiratory problems and cancer (d) methane: higher levels of methane leading to increased global warming, which leads to climate change (e) oxides of nitrogen: acid rain, photochemical smog and respiratory problems (f) sulfur dioxide: acid rain 7 Describe how the greenhouse gases carbon dioxide and methane cause global warming, limited to: (a) the absorption, reflection and emission of thermal energy (b) reducing thermal energy loss to space
    4 State and explain strategies to reduce the effects of these environmental issues, limited to: (a) climate change: planting trees, reduction in livestock farming, decreasing use of fossil fuels, increasing use of hydrogen and renewable energy, e.g. wind, solar (b) acid rain: use of catalytic converters in vehicles, reducing emissions of sulfur dioxide by using low-sulfur fuels and flue gas desulfurisation with calcium oxide 8 Explain how oxides of nitrogen form in car engines and describe their removal by catalytic converters, e.g. $2\text{CO} + 2\text{NO} \rightarrow 2\text{CO}_2 + \text{N}_2$
    5 Describe photosynthesis as the reaction between carbon dioxide and water to produce glucose and oxygen in the presence of chlorophyll and using energy from light
    6 State the word equation for photosynthesis, carbon dioxide + water $\rightarrow$ glucose + oxygen 9 State the symbol equation for photosynthesis, $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
    한국어
    핵심 보충
    1 청정 건조 공기의 조성을 약 78% 질소, $\text{N}_2$, 21% 산소, $\text{O}_2$ 그리고 나머지部分是稀有气体和二氧化碳的混合物, $\text{CO}_2$로 서술하시오
    2 다음 대기 오염물질의 각 출원을 서술하라(다음으로 한정): (a) 탄소-containing 연료의 완전 연소로 인한 이산화탄소 (b) 탄소-containing 연료의 불완전 연소로 인한 일산화탄소 및 입자 물질 (c) 식물 및 폐기물의 분해 및 동물의 소화 과정에서 발생하는 메탄 (d) 자동차 엔진에서 나오는 질소 산化物 (e) 황 화합물을 포함한 화석연료 연소로 인한 이산화황
    3 다음 대기 오염물질의 부정적인 영향을 서술하라(다음으로 한정): (a) 이산화탄소: 높은 수준의 이산화탄소가 지구 온난화를 증가시켜 기후 변화로 이어짐 (b) 일산화탄소: 독성 가스 (c) 입자 물질: 호흡기 질환 및 암 위험 증가 (d) 메탄: 높은 수준의 메탄이 지구 온난화를 증가시켜 기후 변화로 이어짐 (e) 질소 산化物: 산성 강수, photochemical smog 및 호흡기 질환 (f) 이산화황: 산성 강수 7 이산화탄소와 메탄이라는 온실 가스가 지구 온난화를 일으키는 방식을 서술하라(다음으로 한정): (a) 열 에너지의 흡수, 반사 및 방출 (b) 우주로의 열 에너지 손실 감소
    4 다음 환경 문제의 영향을 줄이기 위한 전략을 서술하고 설명하시되, 다음에 한정한다: (a) 기후 변화: 나무 심기, 가축 사육 감소, 화석 연료 사용 감소, 수소 및 재생 에너지(예: 풍력, 태양광 등) 사용 증가 (b) 산성비: 차량용 촉매 변환기 사용, 저황 연료 사용 및 산화칼슘을 이용한 배기가스 탈황을 통한 이산화황 배출량 감소 8 자동차 엔진에서 질소 산화가 형성되는 원리와 촉매 변환기에 의한 제거 과정을 설명하시오. 예시: $2\text{CO} + 2\text{NO} \rightarrow 2\text{CO}_2 + \text{N}_2$
    5 엽록소의 존재 하에서 빛의 에너지를 사용하여 이산화탄소와 물이 반응해 포도당과 산소를 생성하는 광합성을 서술하시오
    6 광합성의 단언식(문자 방정식)을 서술하시오. 이산화탄소 + 물 $\rightarrow$ 포도당 + 산소 9 광합성의 기호 방정식을 서술하시오. $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Clean, dry air is approximately:

    • 78% nitrogen ($\text{N}_2$)
    • 21% oxygen ($\text{O}_2$)
    • the rest is a mixture of noble gases 稀有气体 and carbon dioxide ($\text{CO}_2$).

    Air pollutants and their sources

    Pollutant Main source
    carbon dioxide ($\text{CO}_2$) complete combustion 完全燃烧 of carbon-containing fuels
    carbon monoxide 一氧化碳 and particulates 颗粒物 incomplete combustion 不完全燃烧 of carbon-containing fuels
    methane 甲烷 rotting plants and waste gases from animal digestion
    oxides of nitrogen 氮氧化物 car engines
    sulfur dioxide burning fossil fuels 化石燃料 that contain sulfur 硫

    Effects of these pollutants

    • Carbon dioxide 二氧化碳 and methane are greenhouse gases 温室气体: more of them causes global warming 全球变暖, which leads to climate change 气候变化.
    • Carbon monoxide is a toxic gas.
    • Particulates increase the risk of respiratory 呼吸 (breathing) problems and cancer 癌症.
    • Oxides of nitrogen cause acid rain 酸雨, photochemical smog 光化学烟雾 and breathing problems.
    • Sulfur dioxide causes acid rain.

    Worked example. A power station burns coal containing sulfur, and a lake downwind slowly turns acidic. Name the pollutant, explain the link, and give one way to stop it. Burning a fossil fuel that contains sulfur releases sulfur dioxide, which causes acid rain, so the rain falling on the lake is acidic. To stop it at the source, use flue gas desulfurisation, where calcium oxide removes the sulfur dioxide from the waste gases before they leave the chimney, or switch to a low-sulfur fuel. Match the fix to the pollutant: a catalytic converter treats a car's oxides of nitrogen and would do nothing about a coal-fired power station's sulfur dioxide.

    Reducing these problems

    To slow climate change: plant trees, farm fewer animals, burn fewer fossil fuels, and use more hydrogen and renewable energy 可再生能源 such as wind and solar power.

    To reduce acid rain: fit catalytic converters 催化转化器 in cars, use low-sulfur fuels, and use flue gas desulfurisation 烟气脱硫 with calcium oxide 氧化钙 to remove sulfur dioxide from waste gases.

    How greenhouse gases warm the Earth

    Greenhouse gases such as carbon dioxide and methane let sunlight through, but they absorb the thermal energy 热能 given off by the warm Earth, and send some of it back down. This reduces the thermal energy lost to space, so the Earth gets warmer.

    In a car engine, the high temperature makes nitrogen and oxygen from the air react to form oxides of nitrogen. A catalytic converter removes them, for example:

    $$2\text{CO} + 2\text{NO} \rightarrow 2\text{CO}_2 + \text{N}_2$$

    Photosynthesis

    Photosynthesis 光合作用 is the opposite of combustion — it removes carbon dioxide from the air. Plants use light energy and chlorophyll 叶绿素 to turn carbon dioxide and water into glucose 葡萄糖 and oxygen:

    $$6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$$
    한국어
    배기 배출을 하는 발전소
    화석 연료 연소는 대기를 오염시키고 기후를 변화시킵니다.

    깨끗하고 건조한 공기는 대략 다음과 같습니다:

    • 질소 78% ($\text{N}_2$)
    • 산소 21% ($\text{O}_2$)
    • 나머지는 비활성 기체와 이산화탄소($\text{CO}_2$)의 혼합물입니다.
    깨끗하고 건조한 공기의 원 그래프: 질소 slice 78%, 산소 slice 21%, 나머지(slice 1%)
    깨끗하고 건조한 공기는 약 78% 질소, 21% 산소, 1% 기타 기체(비활성 기체 및 이산화탄소)

    대기 오염물질 및 그 출처

    오염물질 주요 출처
    이산화탄소 ($\text{CO}_2$) 탄소-containing 연료의 완전 연소
    일산화탄소 및 입자 물질 탄소-containing 연료의 불완전 연소
    메탄 썩어가는 식물 및 동물 소화 과정에서 나오는 배기 가스
    질소 산化物 자동차 엔진
    이산화황 황을 포함한 화석 연료의 연소

    이러한 오염물질의 영향

    • 이산화탄소와 메탄은 온실 가스: 이들이 증가하면 지구 온난화가 발생하고 이는 기후 변화로 이어집니다.
    • 일산화탄소는 독성 가스입니다.
    • 입자 물질은 호흡기(호흡 관련) 문제 및 암의 위험성을 높입니다.
    • 질소 산化物는 산성 강수, 광화학 스모그 및 호흡기 문제를 유발합니다.
    • 이산화황은 산성 강수를 유발합니다.

    해설 예시. 황을 포함한 석탄을 연소하는 발전소가 있으며, 그 하풍측에 있는 호수가 서서히 산성화되고 있습니다. 오염 물질을 명명하고, 이 연결 고리를 설명하며, 이를 방지하는 방법을 하나 제시하십시오. 황이 포함된 화석연료를 연소하면 황산 dioxide가 방출되어 산성비를 유발하므로, 호수에 내리는 비는 산성이 됩니다. 이를 발생원에서 차단하려면 배가스 탈황을 사용하거나, 저황 연료로 전환할 수 있습니다. 배가스 탈황은 유독가스가 굴뚝을 빠져나가기 전에 산성 산화물인 황산 dioxide를 제거하기 위해 산화칼을 사용하는 방법입니다. 해결책을 오염 물질에 매칭하십시오: 촉매 변환기는 자동차의 질소 산化物를 처리하지만, 석탄 연소 발전소의 황산 dioxide에는 아무런 효과가 없습니다.

    이러한 문제점 감소

    기후 변화를 늦추기 위해서는: 나무를 심고, 가축 사육을 줄이며, 화석연료 연소를 감소시키고, 풍력 및 태양광과 같은 수원 에너지와 수소 등 더 많은 청정 에너지를 활용하십시오.

    산성비를 줄이기 위해서는: 자동차에 촉매 변환기를 장착하고, 저황 연료를 사용하며, 배가스 중의 황산 dioxide를 제거하기 위해 산화칼슘을 이용한 배가스 탈황을 적용하십시오.

    촉매 변환기에서 꺼낸 세라믹 벌집 구조 코어, 수천 개의 미세 채널을 보여줌
    촉매 변환기 내부에는 촉매 금속으로 코팅된 벌집 구조가 있으며, 수많은 미세한 통로가 막대한 표면적을 제공합니다

    온실 가스가 지구를 따뜻하게 하는 원리

    탄산 dioxide와 메테인과 같은 온실 가스는 햇빛은 통과시키지만, 따뜻한 지구에서 방출되는 열에너지를 흡수하여 일부는 다시 아래로 보내보냅니다. 이는 우주로 손실되는 열에너지를 줄이므로, 지구는 더 따뜻해집니다.

    햇빛이 대기를 통해 지구를 따뜻하게 하고, 지구는 열을 방출합니다; 온실 가스는 이 열의 일부를 흡수하여 다시 아래로 보냅니다
    온실 가스는 햇빛은 통과시키지만, 지구가 방출하는 열의 일부는 가두어 두므로 지구가 따뜻해집니다

    자동차 엔진 내에서 높은 온도로 인해 공기 중의 질소와 산소가 반응하여 질소 산化物를 생성합니다. 촉매 변환기는 이를 제거하는데, 예를 들어 다음과 같습니다:

    $$2\text{CO} + 2\text{NO} \rightarrow 2\text{CO}_2 + \text{N}_2$$

    광합성

    광합성은 연소와 반대되는 과정으로, 공기 중의 탄산 dioxide를 제거합니다. 식물은 빛 에너지와 ** chlorophyll( 엽록소)**을 사용하여 탄산 dioxide와 물을 포도당과 산소로 전환합니다:

    $$6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$$
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Air pollutant lab · ⁨대기 오염 물질 실험실⁩

    Classify air gases by source and environmental effect. · ⁨대기 가스를 발생원 및 환경 영향에 따라 분류하십시오.⁩

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Climate and air quality route · ⁨기후 및 대기 질 경로⁩

    Trace emissions from combustion to atmospheric effects. · ⁨연소로 인한 미량 배출을 대기 효과로 연결하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    anhydrous/ænˈhaɪdrəs/ 무수염
    melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ 융점
    boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ 비점
    distilled water/dɪˈstɪld ˈwɔːtə/ 증류수(distilled water)
    impurities/ɪmˈpjʊərɪtiz/ 불순물
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 산소
    sewage/ˈsuːɪdʒ/ 하수
    microbes/ˈmaɪkrəʊbz/ 미생물(microbes)
    nitrates/ˈnaɪtreɪts/ 질산염
    phosphates/ˈfɒsfeɪts/ 인산염
    aquatic life/əˈkwætɪk laɪf/ 수중 생물(aquatic life)
    minerals/ˈmɪnərəlz/ 미네랄
    toxic/ˈtɒksɪk/ 독성
    deoxygenation/diːˌɒksɪdʒəˈneɪʃn/ 탈산소화(deoxygenation)
    sedimentation/ˌsedɪmənˈteɪʃn/ 침전(sedimentation)
    filtration/fɪlˈtreɪʃn/ 여과
    carbon/ˈkɑːbən/ 탄소
    chlorination/ˌklɔːrɪˈneɪʃn/ 염소 소독
    fertilisers/ˈfɜːtəlaɪzəz/ 비료
    nitrogen/ˈnaɪtrədʒn/ 질소
    phosphorus/ˈfɒsfɔːrəs/ 인
    potassium/pəˈtæsɪəm/ 칼륨
    noble gases/ˈnəʊbl ˈɡæsɪz/ 비활성 기체
    complete combustion/kəmˈpliːt kəmˈbʌstʃn/ 완전 연소
    carbon monoxide/ˈkɑːbən mʌˈnɒksaɪd/ 일산화탄소
    particulates/pəˈtɪkjʊleɪts/ 먼지 입자 / 분진
    incomplete combustion/ɪŋkəmˈpliːt kəmˈbʌstʃn/ 불완전 연소
    methane/ˈmiːθeɪn/ 메탄
    oxides of nitrogen/ˈɒksaɪdz ɒv ˈnaɪtrədʒn/ 질소 산化物
    fossil fuels/ˈfɒsl ˈfjuːəlz/ 화석 연료
    sulfur/ˈsʌlfɜː/ 황
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 이산화탄소
    greenhouse gases/ˈɡriːnhaʊs ˈɡæsɪz/ 온실 가스
    global warming/ˈɡləʊbl ˈwɔːmɪŋ/ 지구 온난화
    climate change/ˈklaɪmət tʃeɪndʒ/ 기후 변화
    respiratory/rɪˈspɪrətəri/ 호흡기(respiratory)
    cancer/ˈkænsə/ 암 (cancer)
    acid rain/ˈæsɪd reɪn/ 산성 강수
    photochemical smog/ˌfəʊtəʊˈkemɪkl smɒɡ/ 광화성 스모그
    renewable energy/rɪˈnjuːəbl ˈenədʒi/ 재생 가능한 에너지
    catalytic converters/ˌkætəˈlɪtɪk kənˈvɜːtəz/ 촉매 변환기
    flue gas desulfurisation/fluː ɡæs diːˌsʌlfjʊəraɪˈzeɪʃn/ 배기가스 탈황(flue gas desulfurisation)
    calcium oxide/ˈkælsɪəm ˈɒksaɪd/ 산화칼슘
    thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ 열에너지
    photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ 광합성
    chlorophyll/ˌklɔːrəʊˈfɪl/ 클로로필
    glucose/ˈɡluːkəʊs/ 포도당
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    10.3

    Exam tips · ⁨시험 팁⁩

    English
    • Two tests show water is present (cobalt(II) chloride blue → pink; copper(II) sulfate white → blue), but only fixed melting and boiling points (0 °C and 100 °C) show it is pure.
    • Clean, dry air is about 78% nitrogen, 21% oxygen and 1% other gases (mostly noble gases and carbon dioxide).
    • Match each pollutant to its source and effect: carbon monoxide (incomplete combustion; toxic); sulfur dioxide and oxides of nitrogen (acid rain); carbon dioxide and methane (greenhouse gases → global warming).
    • Greenhouse gases let sunlight through but absorb the heat the warm Earth gives off and send some back down, so the Earth warms up.
    한국어
    • 물이 존재함을 보여주는 두 가지 시험(코발트(II) 염화물 파랑 → 분홍색; 구리(II) 황산염 흰색 → 파랑)이 있지만, 오직 고정된 융점과 끓는점(0 °C 및 100 °C)만이 그것이 순수함을 증명합니다.
    • 깨끗하고 마른 공기는 약 질소 78%, 산소 21% 와 기타 가스 1%(주로 비활성 기체와 탄산 dioxide)로 구성됩니다.
    • 각 오염 물질을 발생원과 효과에 매칭하십시오: 일산화탄소(불완전 연소; 독성); 황산 dioxide 및 질소 산化物(산성비); 탄산 dioxide 및 메테인(온실 가스 → 글로벌 워밍).
    • 온실 가스는 햇빛은 통과시키지만, 따뜻한 지구가 방출하는 열을 흡수하여 일부는 다시 아래로 보내보내므로 지구가 따뜻해집니다.
  • 11

    Organic chemistry · ⁨유기 화학⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    English

    Organic chemistry is the chemistry of carbon compounds. Carbon is special because it can join to other carbon atoms to make long chains and rings.

    한국어

    유기 화학은 탄소 화합물의 화학입니다. 탄소는 다른 탄소 원자와 결합하여 긴 사슬과 고리를 만들 수 있어 특별합니다.

    11.1

    Formulae and key words · ⁨식과 핵심 용어⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Draw and interpret the displayed formula of a molecule to show all the atoms and all the bonds
    2 Write and interpret general formulae of compounds in the same homologous series, limited to: (a) alkanes, $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ (b) alkenes, $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ (c) alcohols, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$ (d) carboxylic acids, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$
    3 Identify a functional group as an atom or group of atoms that determine the chemical properties of a homologous series
    7 State that a structural formula is an unambiguous description of the way the atoms in a molecule are arranged, including $\text{CH}_2=\text{CH}_2$, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$, $\text{CH}_3\text{COOCH}_3$
    8 Define structural isomers as compounds with the same molecular formula, but different structural formulae, including $\text{C}_4\text{H}_{10}$ as $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$ and $\text{CH}_3\text{CH}(\text{CH}_3)\text{CH}_3$ and $\text{C}_4\text{H}_8$ as $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}_2$ and $\text{CH}_3\text{CH}=\text{CHCH}_3$
    4 State that a homologous series is a family of similar compounds with similar chemical properties due to the presence of the same functional group 9 Describe the general characteristics of a homologous series as: (a) having the same functional group (b) having the same general formula (c) differing from one member to the next by a –CH2– unit (d) displaying a trend in physical properties (e) sharing similar chemical properties
    5 State that a saturated compound has molecules in which all carbon–carbon bonds are single bonds
    6 State that an unsaturated compound has molecules in which one or more carbon–carbon bonds are not single bonds
    한국어
    핵심 보충
    1 분자의 구조식을 그려서 모든 원자와 모든 결합을 나타내거나 해석하시오
    2 같은 동족 계열에 있는 화합물의 일반식을 쓰거나 해석하시되, 다음에 한정한다: (a) 알케인, $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ (b) 알켄, $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ (c) 알코올, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$ (d) 카복실산, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$
    3 동족 계열의 화학적 성질을 결정하는 원자 또는 원자 집합인 기능기를 식별하시오
    7 구조식이 분자 내 원자가 배치된 방식을 모호하지 않게 서술한 것으로, $\text{CH}_2=\text{CH}_2$, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$, $\text{CH}_3\text{COOCH}_3$를 포함함을 서술하시오
    8 동분자 이성질체를 동일한 분자식을 가지지만 다른 구조식을 갖는 화합물로 정의하시되, $\text{C}_4\text{H}_{10}$가 $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$으로, 그리고 $\text{CH}_3\text{CH}(\text{CH}_3)\text{CH}_3$가 $\text{C}_4\text{H}_8$로, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}_2$와 $\text{CH}_3\text{CH}=\text{CHCH}_3$로 존재함을 포함하시오
    4 동족 계열은 동일한 기능기의 존재로 인해 유사한 화학적 성질을 가진 유사한 화합물들의 집합임을 서술하시오 9 동족 계열의 일반적인 특징을 다음과 같이 서술하시오: (a) 동일한 기능기를 갖다 (b) 동일한 일반식을 갖다 (c) 구성원 간 –CH2– 단위만 다르다 (d) 물리적 성질의 경향을 보인다 (e) 유사한 화학적 성질을 공유한다
    5 포화 화합물은 모든 탄소-탄소 결합이 단일 결합인 분자를 갖는 화합물임을 서술하시오
    6 불포화 화합물은 하나 이상의 탄소-탄소 결합이 단일 결합이 아닌 분자를 갖는 화합물임을 서술하시오

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    There are several ways to write an organic molecule:

    • The molecular formula 分子式 shows how many of each atom there are, for example $\text{C}_2\text{H}_6$.
    • The displayed formula 结构式 shows every atom and every bond drawn out in full.
    • The structural formula 结构简式 shows how the atoms are arranged without drawing every bond, for example $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$.
    • The general formula 通式 works for a whole family, for example $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ for alkanes.

    A homologous series 同系物 is a family of compounds with the same functional group 官能团 — the atom or group of atoms that gives the family its chemical properties. Members of a series have the same general formula, differ by a $\text{CH}_2$ unit each step, and have similar chemical properties with a gradual change in physical properties.

    Series Functional group General formula
    alkanes C–C single bonds only $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$
    alkenes C=C double bond $\text{C}_n\text{H}_{2n}$
    alcohols –OH $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$
    carboxylic acids –COOH $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$

    A saturated 饱和 compound has only single carbon–carbon bonds. An unsaturated 不饱和 compound has one or more carbon–carbon bonds that are not single (such as a C=C double bond).

    Structural isomers 同分异构体 are compounds with the same molecular formula but different structural formulae. For example, $\text{C}_4\text{H}_{10}$ can be a straight chain or a branched chain.

    한국어

    유기 분자를 쓰는 방법은 여러 가지가 있습니다:

    • 분자식은 각 원자가 몇 개 있는지 보여줍니다. 예를 들어 $\text{C}_2\text{H}_6$.
    • 표시식은 모든 원자와 모든 결합을 완전히 그려서 보여줍니다.
    • 구조식은 모든 결합을 그리지 않고 원자의 배치를 보여줍니다. 예를 들어 $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$.
    • 일반식은 전체 계열에 적용되며, 예를 들어 알케인의 경우 $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$입니다.

    동종 series(동족 series) 는 동일한 관능기를 가진 화합물 가족입니다. 관능기는 해당 가족의 화학적 성질을 부여하는 원자 또는 원자 그룹입니다. 한 series의 구성원들은 동일한 일반식을 가지며, 단계마다 $\text{CH}_2$ 단위만 차이 나고, 화학적 성질이 유사하며 물리적 성질은 점진적으로 변합니다.

    Series 관능기 일반식
    alkanes (알케인) C–C 단일 결합만 $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$
    alkenes (알켄) C=C 이중 결합 $\text{C}_n\text{H}_{2n}$
    alcohols (알코올) –OH $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$
    carboxylic acids (카복실산) –COOH $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$
    메테인, 에탄, 프로판의 표시식; 각각 마지막 것보다 CH2 단위가 하나 더 깁니다
    알케인은 동종 series입니다: 각 구성원은 $\text{CH}_2$ 단위(일반식 $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$)가 하나씩 더 많습니다

    포화(homologous saturated) 화합물은 단일 탄소-탄소 결합만을 가집니다. 불포화(un饱和) 화합물은 단일 결합이 아닌 하나 이상의 탄소-탄소 결합(예: C=C 이중 결합)을 가집니다.

    단일 탄소-탄소 결합을 가진 에탄과 탄소-탄소 이중 결합을 가진 에틸렌
    포화 화합물은 단일 C–C 결합만 가지고, 불포화 화합물은 C=C 이중 결합을 가집니다

    구조 이성체(structural isomers) 는 동일한 분자식을 가지되 다른 구조식을 가지는 화합물입니다. 예를 들어, $\text{C}_4\text{H}_{10}$는 직쇄이거나 가지사슬일 수 있습니다.

    네 개의 탄소로 된 직쇄로 그린 부탄과 가지 구조로 그린 2-메틸프로판
    구조 이성체: 부탄과 2-메틸프로판은 모두 $\text{C}_4\text{H}_{10}$ 식을 공유하지만 구조가 다릅니다
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Functional group lab · ⁨기능기 실험실⁩

    Classify organic molecules by the group that controls their reactions. · ⁨유기 분자를 반응이 결정되는 그룹으로 분류함.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    molecular formula/məˈlekjʊlə ˈfɔːmjʊlə/ 분자 식
    displayed formula/dɪˈspleɪd ˈfɔːmjʊlə/ 표시식
    structural formula/ˈstrʌktʃərəl ˈfɔːmjʊlə/ 구조식
    general formula/ˈdʒenərəl ˈfɔːmjʊlə/ 일반 식
    homologous series/həˈmɒləɡəs ˈsɪəriːz/ 동족 계열
    functional group/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp/ 기능기
    saturated/ˈsætʃəreɪtɪd/ 포화 상태
    unsaturated/ʌnˈsætʃəreɪtɪd/ 불포화 상태
    Structural isomers/ˈstrʌktʃərəl ˈaɪsəməz/ 구조 이성질체
    fossil fuels/ˈfɒsl ˈfjuːəlz/ 화석 연료
    coal/kəʊl/ 석탄
    natural gas/ˈnætʃərəl ɡæs/ 천연가스
    petroleum/pəˈtrəʊliːəm/ 석유
    Methane/ˈmiːθeɪn/ 甲烷
    hydrocarbon/ˈhaɪdrəkɑːbən/ 탄화수소
    fractions/ˈfrækʃnz/ 분馏 fraction
    Alkanes/ˈælkeɪnz/ 알케인(Alkanes)
    Combustion/kəmˈbʌstʃn/ 연소 반응
    substitution reaction/ˌsʌbstɪˈtjuːʃn rɪˈækʃn/ 치환 반응(substitution reaction)
    ultraviolet light/ˌʊltrəˈvaɪəlɪt laɪt/ 자외선(UV) 빛
    photochemical reaction/ˌfəʊtəʊˈkemɪkl rɪˈækʃn/ 광화학 반응(photochemical reaction)
    activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ 활성화 에너지
    Alkenes/ˈælkiːnz/ 알켄
    Alcohols/ˈælkəhɒlz/ 알코올
    Carboxylic acids/ˌkɑːbəkˈsɪlɪk ˈæsɪdz/ 카복실산
    Ethanoic acid/ˌeθəˈnəʊɪk ˈæsɪd/ 아세트산
    metals/ˈmetlz/ 금속
    bases/ˈbeɪsɪz/ 염기
    salt/sɒlt/ 염
    carbonates/ˈkɑːbəneɪts/ 탄산염
    oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ 산화
    potassium manganate(VII)/pəˈtæsɪəm ˈmæŋɡəneɪt/ 망간산칼륨(VII)
    vinegar/ˈvɪnɪɡə/ 식초
    11.2

    Naming organic compounds · ⁨유기 화합물 명명법⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Name and draw the displayed formulae of: (a) methane and ethane (b) ethene (c) ethanol (d) ethanoic acid (e) the products of the reactions stated in sections 11.4–11.7 3 Name and draw the structural and displayed formulae of unbranched: (a) alkanes (b) alkenes, including but-1-ene and but-2-ene (c) alcohols, including propan-1-ol, propan-2-ol, butan-1-ol and butan-2-ol (d) carboxylic acids containing up to four carbon atoms per molecule
    2 State the type of compound present, given a chemical name ending in -ane, -ene, -ol, or -oic acid or from a molecular formula or displayed formula 4 Name and draw the displayed formulae of the unbranched esters which can be made from unbranched alcohols and carboxylic acids, each containing up to four carbon atoms
    한국어
    핵심 보충
    1 다음을 명명하고 구조식을 그리시오: (a) 메테인 및 에테인 (b) 에텐 (c) 에탄올 (d) 에탄산 (e) 11.4~11.7 절에 명시된 반응의 생성물 3 가지가지 가지 않은 선형 화합물의 구조식과 구조식을 그리며 명명하시오: (a) 알케인 (b) 알켄(부-1-엔 및 부-2-엔 포함) (c) 알코올(프로판-1-올, 프로판-2-올, 부탄-1-올, 부탄-2-올 포함) (d) 분자당 탄소 원자가 최대 4개인 카복실산
    2 -ane, -ene, -ol, 또는 -oic acid로 끝나는 화학명 또는 분자식/구조식을 주었을 때 해당 화합물의 종류를 서술하시오 4 가지가지 가지 않은 알코올 및 카복실산(각각 탄소 원자가 최대 4개)으로부터 제조할 수 있는 가지가지 가지 않은 에스터를 명명하고 구조식을 그리시오

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    The end of the name tells you the family:

    Ending Family Example
    -ane alkane methane, ethane
    -ene alkene ethene
    -ol alcohol ethanol
    -oic acid carboxylic acid ethanoic acid

    The start of the name tells you the number of carbon atoms: meth- = 1, eth- = 2, prop- = 3, but- = 4. For longer alkenes and alcohols, a number shows where the functional group is, for example but-1-ene and but-2-ene, or propan-1-ol and propan-2-ol.

    한국어

    이름의 끝부분이 가족을 알려줍니다:

    접미사 가족 예시
    -ane 알케인 메탄, 에탄
    -ene 알켄 에텐
    -ol 알코올 에탄올
    -oic acid 카복실산 에타노산

    이름의 시작部分是 탄소 원자의 수를 알려줍니다: meth- = 1, eth- = 2, prop- = 3, but- = 4. 더 긴 알켄과 알코올의 경우, 기능기의 위치를 나타내는 숫자가 붙으며, 예를 들어 but-1-ene 및 but-2-ene, 또는 propan-1-ol 및 propan-2-ol과 같습니다.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Organic naming route · ⁨유기 명명 경로⁩

    Follow the route from structure to systematic name. · ⁨구조에서 체계적 명칭으로 가는 경로를 따름.⁩

    11.3

    Fuels · ⁨연료⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Name the fossil fuels: coal, natural gas and petroleum
    2 Name methane as the main constituent of natural gas
    3 State that hydrocarbons are compounds that contain hydrogen and carbon only
    4 State that petroleum is a mixture of hydrocarbons
    5 Describe the separation of petroleum into useful fractions by fractional distillation
    6 Describe how the properties of fractions obtained from petroleum change from the bottom to the top of the fractionating column, limited to: (a) decreasing chain length (b) higher volatility (c) lower boiling points (d) lower viscosity
    7 Name the uses of the fractions as: (a) refinery gas fraction for gas used in heating and cooking (b) gasoline/petrol fraction for fuel used in cars (c) naphtha fraction as a chemical feedstock (d) kerosene/paraffin fraction for jet fuel (e) diesel oil/gas oil fraction for fuel used in diesel engines (f) fuel oil fraction for fuel used in ships and home heating systems (g) lubricating oil fraction for lubricants, waxes and polishes (h) bitumen fraction for making roads
    한국어
    핵심 보충
    1 화석 연료를 명명하시오: 석탄, 천연가스,石油
    2 천연가스의 주요 구성 성분인 메테인을 명명하시오
    3 탄화수소는 수소와 탄소만을 포함하는 화합물임을 서술하시오
    4石油은 탄화수소의 혼합물임을 서술하시오
    5石油을 유효한 fractions로 분리하는 분류 증류법을 서술하시오
    6石油에서 얻은 fractions의 성질이 분류 기둥 하단부터 상단으로 변하는 양상을 서술하시되, 다음에 한정한다: (a) 사슬 길이 감소 (b) 높은 휘발성 (c) 낮은 끓는점 (d) 낮은 점도
    7 fractions의 용도를 다음과 같이 명명하시오: (a) 정유 가스 fractions는 난방 및 요리에 사용되는 가스용 (b) 가솔린 fractions는 자동차 연료용 (c) 나프타 fractions는 화학 원료용 (d) 케로신 fractions는 제트 연료용 (e) 디젤 오일/gas oil fractions는 디젤 엔진 연료용 (f) 연료 오일 fractions는 선박 및 가정 난방 시스템 연료용 (g) 윤활유 fractions는 윤활제, 왁스 및 광택제용 (h) 비투멘 fractions는 도로 건설용

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English
    Fractional distillation of crude oil

    The three fossil fuels 化石燃料 are coal 煤, natural gas 天然气 and petroleum 石油 (crude oil). Methane 甲烷 is the main part of natural gas.

    A hydrocarbon 碳氢化合物 is a compound made of hydrogen and carbon only. Petroleum is a mixture of many different hydrocarbons.

    Fractional distillation

    Petroleum is separated into useful fractions 馏分 by fractional distillation 分馏. The mixture is heated, and the different hydrocarbons turn to gas and rise up a tall fractionating column 分馏塔. The column is hot at the bottom and cool at the top, so each fraction turns back to liquid at a different height.

    Going from the bottom to the top of the column, the fractions have:

    • shorter chain length 链长 (smaller molecules);
    • higher volatility 挥发性 (they turn to gas more easily);
    • lower boiling points;
    • lower viscosity 黏度 (they flow more easily).
    Fraction Use
    refinery gas gas for heating and cooking
    gasoline / petrol fuel for cars
    naphtha raw material for making chemicals
    kerosene / paraffin jet fuel
    diesel oil fuel for diesel engines
    fuel oil fuel for ships and home heating
    lubricating oil lubricants, waxes and polishes
    bitumen 沥青 making roads
    한국어
    원유의 분류 증류
    저녁 노을 속 정유소
    석유 정제소는 분류 증류를 통해 원유를 유용한 연료로 분리합니다.

    세 가지 화석 연료는 석탄, 천연가스 및 석유(원유)입니다. 메탄은 천연가스의 주성분입니다.

    탄화수소는 수소와 탄소만으로 구성된 화합물입니다. 석유는 다양한 탄화수소의 혼합물입니다.

    분류 증류

    석유는 분류 증류를 통해 유용한 분획으로 분리됩니다. 이 혼합물을 가열하면 서로 다른 탄화수소가 기체로 변하여 높은 분류 기둥 위로 올라갑니다. 기둥은 아래쪽이 뜨겁고 위쪽이 차갑기 때문에 각 분획은 다른 높이에서 다시 액체로 응축됩니다.

    분류 기둥에서 다른 높이에 분획이 추출되며, 하단이 가장 뜨겁고 상단이 가장 차갑다
    분획은 끓는점에 따라 분리됨: 작은 분자는 차가운 상단에서离开, 거친 비투멘은 뜨거운 하단에 남음

    기둥의 아래쪽부터 위쪽으로 갈수록 분획에는 다음과 같은 특징이 있습니다:

    • 더 짧은 사슬 길이(더 작은 분자);
    • 더 높은 휘발성(기체로 변하기 더 쉬움);
    • 낮은 끓는점;
    • 낮은 점도(더 쉽게 흐름).
    분획 용도
    정제소 가스 난방 및 요리에 사용하는 가스
    가솔린 / 페트롤 자동차용 연료
    나프타 화학 물질 제조의 원료
    케로센 / 파라핀 제트 연료
    디젤 오일 디젤 엔진용 연료
    연료 오일 선박 및 가정 난방용 연료
    윤활 오일 윤활제, 왁스 및 광택제
    비투멘 도로 건설용
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Fuel chain lab · ⁨연료 사슬 험⁩

    Follow a fuel from source to combustion products. · ⁨출처부터 연소 생성물까지 연료를 추적함.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    fractional distillation/ˈfrækʃənl dɪstɪˈleɪʃn/ 분馏 증류
    fractionating column/ˈfrækʃənətɪŋ ˈkɒlʌm/ 분류탑(fractionating column)
    chain length/tʃeɪn leŋθ/ 사슬 길이(chain length)
    volatility/ˌvɒləˈtɪlɪti/ 휘발성
    viscosity/vɪˈskɒsɪti/ 점성
    bitumen/ˈbɪtʃuːmən/ 비투멘
    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    11.4

    Alkanes · ⁨알케인⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State that the bonding in alkanes is single covalent and that alkanes are saturated hydrocarbons
    2 Describe the properties of alkanes as being generally unreactive, except in terms of combustion and substitution by chlorine 3 State that in a substitution reaction one atom or group of atoms is replaced by another atom or group of atoms
    4 Describe the substitution reaction of alkanes with chlorine as a photochemical reaction, with ultraviolet light providing the activation energy, $E_a$, and draw the structural or displayed formulae of the products, limited to monosubstitution
    한국어
    핵심 보충
    1 알케인의 결합은 단일 공유 결합이며 알케인은 포화 탄화수소임을 서술하시오
    2 알케인의 성질을 일반적으로 비활성이나 연소 및 염소와의 치환 반응에는 관여함으로 서술하시오 3 치환 반응에서 하나의 원자 또는 원자 집단이 다른 원자 또는 원자 집단으로 대체됨을 서술하시오
    4 알케인과 염소의 치환 반응을 광화학 반응으로 서술하시되, 자외선이 활성화 에너지를 제공하며 $E_a$, 생성물의 구조식 또는 구조식을 그리되, 단일 치환에 한정한다

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Alkanes 烷烃 have only single covalent bonds, so they are saturated hydrocarbons. They are generally unreactive. Their two important reactions are:

    • Combustion 燃烧: they burn in plenty of oxygen to give carbon dioxide and water.
    • Substitution with chlorine.

    In a substitution reaction 取代反应, one atom (or group of atoms) is replaced by another. Alkanes react with chlorine only in ultraviolet light 紫外线 — this is a photochemical reaction 光化学反应, where the light provides the activation energy 活化能. For example:

    $$\text{CH}_4 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl} + \text{HCl}$$
    한국어

    알케인은 단일 공유 결합만 가지고 있어 포화 탄화수소입니다. 일반적으로 반응성이 낮습니다. 두 가지 중요한 반응은 다음과 같습니다:

    • 연소: 충분한 산소 속에서 타서 이산화탄소와 물을 생성합니다.
    • 염소와의 치환 반응.

    치환 반응에서는 하나의 원자(또는 원자의 집합)가 다른 원자로 교체됩니다. 알케인은 자외선 하에서야 염소와 반응하며—이는 빛이 활성화 에너지를 제공하는 광화학 반응입니다. 예를 들어:

    $$\text{CH}_4 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl} + \text{HCl}$$
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Burning an alkane · ⁨알kan 연소하기⁩

    Step through combustion. With plenty of oxygen an alkane burns cleanly; starve it of oxygen and you get toxic carbon monoxide and soot instead. · ⁨연소 과정을 단계별로 설명함. 산소가 충분히 있을 때 알kan은 깨끗하게 타오르지만, 산소를 결핍시키면 유독성 일산화탄소와 재 대신 생성됨.⁩

    11.5

    Alkenes · ⁨알켄⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 State that the bonding in alkenes includes a double carbon–carbon covalent bond and that alkenes are unsaturated hydrocarbons
    2 Describe the manufacture of alkenes and hydrogen by the cracking of larger alkane molecules using a high temperature and a catalyst
    3 Describe the reasons for the cracking of larger alkane molecules
    5 State that in an addition reaction only one product is formed
    4 Describe the test to distinguish between saturated and unsaturated hydrocarbons by their reaction with aqueous bromine 6 Describe the properties of alkenes in terms of addition reactions with: (a) bromine or aqueous bromine (b) hydrogen in the presence of a nickel catalyst (c) steam in the presence of an acid catalyst and draw the structural or displayed formulae of the products
    한국어
    핵심 보충
    1 알켄의 결합에는 탄소-탄소 이중 공유 결합이 포함되어 있으며 알켄은 불포화 탄화수소임을 서술하시오
    2 고온 및 촉매를 사용하여 더 큰 알케인 분자를 크래킹하여 알켄과 수소를 제조하는 방법을 서술하시오
    3 더 큰 알케인 분자를 크래킹하는 이유를 서술하시오
    5 첨가 반응에서는 하나의 생성물만이 형성됨을 서술하시오
    4 포화 및 불포화 탄화수소 간 구별을 위한 수용성 브롬과의 반응에 의한 검사를 서술 6 알켄의 성질을 다음 첨가 반응으로 설명하고: (a) 브롬 또는 수용성 브롬 (b) 니켈 촉매 존재 하 수소 (c) 산 촉매 존재 하 증기, 생성물의 구조식 또는 표시식을 그림

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Alkenes 烯烃 have a carbon–carbon double bond (C=C), so they are unsaturated hydrocarbons.

    Cracking

    Large alkane molecules are not very useful. Cracking 裂化 breaks them into smaller, more useful molecules — smaller alkanes and alkenes — using a high temperature and a catalyst 催化剂. Cracking also makes hydrogen 氢气 and provides alkenes for making plastics.

    Worked example. Cracking one molecule of decane, $\text{C}_{10}\text{H}_{22}$, gives octane, $\text{C}_8\text{H}_{18}$, and one other product. Identify it, and say how you would tell the two products apart. Atoms are conserved, so subtract: carbon $10 - 8 = 2$, hydrogen $22 - 18 = 4$. The other product is $\text{C}_2\text{H}_4$, ethene - an alkene, because it fits $\text{C}_n\text{H}_{2n}$. To tell them apart, shake each with orange bromine water: ethene has a C=C, so it decolourises the bromine water, while octane is saturated and leaves it orange. Balance a cracking equation by counting atoms on each side; the alkene is whatever is left over.

    Reactions of alkenes

    The C=C double bond makes alkenes reactive. They take part in addition reactions 加成反应, where two molecules join to form a single product.

    • Test for unsaturation: shake the compound with bromine 溴 water (which is orange). An alkene turns the bromine water colourless; an alkane does not change it.
    • With hydrogen and a nickel 镍 catalyst, an alkene becomes an alkane.
    • With steam 蒸汽 and an acid catalyst, an alkene becomes an alcohol.
    한국어

    알켄은 탄소-탄소 이중 결합(C=C)을 가지고 있어 불포화 탄화수소입니다.

    열분해(크래킹)

    큰 알케인 분자는あまり 유용하지 않습니다. 크래킹은 고온과 촉매를 사용하여 이를 더 작고 유용한 분자, 즉 작은 알케인과 알켄으로 쪼개는 과정입니다. 크래킹은 또한 수소를 생산하고 플라스틱 제조에 사용되는 알켄을 제공합니다.

    긴 알케인 사슬이 짧은 알케인과 이중 결합을 가진 알켄으로 끊어지는 모습
    크래킹은 열과 촉매를 사용하여 큰 알케인 하나를 작은 알케인과 알(C=C 포함)으로 분해합니다

    풀이 예시. 데카인 $\text{C}_{10}\text{H}_{22}$ 한 분자를 크래킹하면 옥탄 $\text{C}_8\text{H}_{18}$과 다른 하나의 생성물이 얻어집니다. 이를 식별하고 두 생성물을 구별하는 방법을 말하십시오. 원자는 보존되므로 뺌셈을 합니다: 탄소 $10 - 8 = 2$, 수소 $22 - 18 = 4$. 나머지 생성물은 $\text{C}_2\text{H}_4$인 에틸렌- 알켄입니다. C=C를 갖기 때문입니다 $\text{C}_n\text{H}_{2n}$. 두 생성물을 구별하려면 각각 오렌지 브롬수와 흔들어 보십시오. 에틸렌은 C=C를 가져 브롬수를 탈색시키지만, 옥탄은 포화되어 브롬수를 오렌지색으로 유지합니다. 크래킹 방정식을 평형 맞추려면 양변의 원자 수를 세십시오; 알켄은 남는部分组成物입니다.

    알켄의 반응

    C=C 이중 결합은 알켄을 반응성 있게 만듭니다. 이들은 가입 반응에 참여하는데, 이는 두 분자가 결합하여 단일 생성물을 형성하는 반응입니다.

    • 불포화도 테스트: 시료를 브롬수(오렌지색)와 흔들어 보십시오. 알켄은 브롬수를 무색으로 만들지만, 알케인은 색상을 변화시키지 않습니다.
    주황색 브롬수를 넣은 두 개의 시험관: 알켄entered one은 무색이 되었고, 알카인entered one은 여전히 주황색입니다
    브롬수 테스트: 알켄은 오렌지 브롬수를 탈색시킵니다(그 C=C가 반응), 반면 알케인은 오렌지색으로 유지합니다
    • 수소와 니켈 촉매가 있을 때, 알켄은 알케인이 됩니다.
    • 수증기와 산 촉매가 있을 때, 알켄은 알코올이 됩니다.
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Addition across the C=C double bond · ⁨C=C 이중 결합을 통한 첨가 반응⁩

    Step through an addition reaction. The C=C double bond is an alkene's reactive spot — molecules add right across it, which also gives the bromine-water test. · ⁨첨가 반응을 단계별로 설명함. C=C 이중 결합은 알켄의 반응 부위 — 분자들이 이를 가로지러 직접 첨가되며, 이는 브롬수 시험结果也提供.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    Cracking/ˈkrækɪŋ/ 크래킹(cracking)
    catalyst/ˈkætəlɪst/ 촉매
    hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ 수소
    addition reactions/əˈdɪʃn rɪˈækʃnz/ 가중 반응
    bromine/ˈbrəʊmaɪn/ 브롬
    nickel/ˈnɪkl/ 니켈
    steam/stiːm/ 증기
    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    11.6

    Alcohols · ⁨알코올⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the manufacture of ethanol by: (a) fermentation of aqueous glucose at 25–35 °C in the presence of yeast and in the absence of oxygen (b) catalytic addition of steam to ethene at 300 °C and 6000 kPa / 60 atm in the presence of an acid catalyst 4 Describe the advantages and disadvantages of the manufacture of ethanol by: (a) fermentation (b) catalytic addition of steam to ethene
    2 Describe the combustion of ethanol
    3 State the uses of ethanol as: (a) a solvent (b) a fuel
    한국어
    핵심 보충
    1 에탄올 제조법을 서술: (a) 효모 존재 하 무산소 조건에서 25–35 °C의 수용성 포도당 발효 (b) 산 촉매 존재 하 300 °C 및 6000 kPa / 60 atm 조건에서 에틸렌에 증기를 촉매적 첨가 4 에탄올 제조법의 장단점을 서술: (a) 발효 (b) 에틸렌에 증기의 촉매적 첨가
    2 에탄올의 연소를 서술
    3 용제(a), 연료(b)로서의 에탄올 용도를 서술

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Alcohols 醇 contain the –OH functional group. The most important one is ethanol 乙醇. There are two ways to make ethanol.

    Method Conditions Notes
    fermentation 发酵 of glucose yeast, 25–35 °C, no oxygen uses renewable sugar, but slow and gives impure ethanol
    addition of steam to ethene 乙烯 300 °C, 60 atm, acid catalyst fast and pure, but uses petroleum (non-renewable)

    In fermentation, yeast 酵母 turns glucose 葡萄糖 into ethanol and carbon dioxide.

    Ethanol burns well (combustion), so it is used as a fuel. It also dissolves many substances, so it is used as a solvent 溶剂.

    한국어

    알코올은 -OH 기능기를 포함합니다. 가장 중요한 것은 에탄올입니다. 에탄올을 만드는 방법은 두 가지가 있습니다.

    두 가지 에탄올制备 경로: 포도당의 발효, 그리고 수증기와 에틸렌의 수화
    에탄올의 두 제조 방법: 발효 및 에틸렌의 수화
    방법 조건 비고
    포도당의 발효 효모, 25–35 °C, 무산소 재생 가능한 설탕을 사용하지만 느리고 불순물이 포함된 에탄올을 생성함
    에틸렌에 수증기를 가미 300 °C, 60 atm, 산 촉매 빠르고 순수하지만 석유(비재생 가능)를 사용함

    발효에서 효모는 포도당을 에탄올과 이산화탄소로 전환합니다.

    에탄올은 잘 타며(연소), 많은 물질을 용해하므로 연료 및 용매로 사용됩니다.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Making ethanol by fermentation · ⁨발효를 통한 에탄올 제조⁩

    Step through fermentation. Yeast turns sugar into ethanol with no air — the same alcohol can then be oxidised to vinegar. · ⁨발효 과정을 살펴보자. 효모는 산소 없이 당을 에탄올로 전환하며, 이 알코올은 이후 산화되어 식초가 될 수 있다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    ethanol/ˈeθənɒl/ 에탄올
    fermentation/fɜːmənˈteɪʃn/ 발효
    ethene/ˈiːθiːn/ 에텐
    yeast/jiːst/ 효모
    glucose/ˈɡluːkəʊs/ 포도당
    solvent/ˈsɒlvənt/ 용매
    11.7

    Carboxylic acids · ⁨카복실산⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe the reaction of ethanoic acid with: (a) metals (b) bases (c) carbonates including names and formulae of the salts produced 2 Describe the formation of ethanoic acid by the oxidation of ethanol: (a) with acidified aqueous potassium manganate(VII) (b) by bacterial oxidation during vinegar production
    3 Describe the reaction of a carboxylic acid with an alcohol using an acid catalyst to form an ester
    한국어
    핵심 보충
    1 아세트산의 반응에 대해 서술하시오: (a) 금속 (b) 염기 (c) 탄산염(생성된 염의 명칭 및 화학식 포함) 2 에탄올의 산화에 의한 아세트산 생성 과정을 서술하시오: (a) 산화한 과망간산칼륨(VII) 수용액 사용 (b) 식초 제조 중 세균 산화
    3 산 촉매를 사용하여 카복실산과 알코올이 반응하여 에스터를 형성하는 과정을 서술

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    Carboxylic acids 羧酸 contain the –COOH functional group. Ethanoic acid 乙酸 is the one to know. Like other acids, it reacts with:

    • metals 金属 → a salt + hydrogen;
    • bases 碱 → a salt 盐 + water;
    • carbonates 碳酸盐 → a salt + water + carbon dioxide.

    The salts formed are called ethanoates.

    Ethanoic acid can be made by the oxidation 氧化 of ethanol, either using acidified potassium manganate(VII) 高锰酸钾, or by bacteria during the making of vinegar 醋.

    When a carboxylic acid reacts with an alcohol (using an acid catalyst), it forms an ester 酯. For example, ethanol + ethanoic acid → ethyl ethanoate + water. The ester's functional group is $-\text{COO}-$, and you name it from its two parents: the alcohol gives the first part with an -yl ending (ethyl), the acid gives the second part with an -oate ending (ethanoate). Its displayed formula is $\text{CH}_3\text{-COO-CH}_2\text{-CH}_3$.

    한국어

    카복실산은 –COOH 기능기를 포함합니다. 기억해야 할 것은 아세트산입니다. 다른 산들과 마찬가지로 다음과 반응합니다:

    카복실산과 알코올이 반응하여 에스터와 물을 형성하는 과정
    카복실산과 알코올이 반응하여 에스터와 물을 만듭니다
    • 금속 → 염 + 수소;
    • 염기 → 염 + 물;
    • 탄산염 → 염 + 물 + 이산화탄소.

    생성된 염은 아세테이트라고 부릅니다.

    아세트산은 에탄올의 산화로 제조할 수 있으며, either 산화된 칼륨 permanganate(VII) 또는 식초 제조 중 세균에 의해 이루어집니다.

    카복실산이 알코올과 반응(산 촉매 사용)할 때 에스터가 생성됩니다. 예를 들어, 에탄올 + 아세트산 → 에틸 아세테이트 + 물. 에스터의 기능기는 $-\text{COO}-$이며, 두 부모 compound에서 이름을 따릅니다: 알코올은 -yl 접미사를 붙여 첫 번째 부분(에틸)을 제공하며, 산은 -oate 접미사를 붙여 두 번째 부분(아세테이트)을 제공합니다. 그 표시 구조식은 $\text{CH}_3\text{-COO-CH}_2\text{-CH}_3$입니다.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    A weak acid's pH · ⁨약산의 pH⁩

    Carboxylic acids are weak acids — they only partly ionise, so they sit just below pH 7. Slide the scale to see where they fall. · ⁨카복실산은 약산이다. 부분적으로 전리하므로 pH 7 바로 아래에 위치한다. 눈금을 이동하여 그 위치를 확인해보라.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    ester/ˈestə/ 에스터
    11.8

    Polymers · ⁨고분자⁩

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Define polymers as large molecules built up from many smaller molecules called monomers 6 Identify the repeat units and/or linkages in addition polymers and in condensation polymers
    2 Describe the formation of poly(ethene) as an example of addition polymerisation using ethene monomers 7 Deduce the structure or repeat unit of an addition polymer from a given alkene and vice versa
    8 Deduce the structure or repeat unit of a condensation polymer from given monomers and vice versa, limited to: (a) polyamides from a dicarboxylic acid and a diamine (b) polyesters from a dicarboxylic acid and a diol
    9 Describe the differences between addition and condensation polymerisation
    10 Describe and draw the structure of: (a) nylon, a polyamide [image] (b) PET, a polyester [image] The full name for PET, polyethylene terephthalate, is not required
    3 State that plastics are made from polymers
    4 Describe how the properties of plastics have implications for their disposal 11 State that PET can be converted back into monomers and re-polymerised
    5 Describe the environmental challenges caused by plastics, limited to: (a) disposal in landfill sites (b) accumulation in oceans (c) formation of toxic gases from burning
    12 Describe proteins as natural polyamides and that they are formed from amino acid monomers with the general structure: [image] where R represents different types of side-chain
    13 Describe and draw the structure of proteins as: [image]
    한국어
    핵심 보충
    1 고분자를 작은 분자인 단량체(monomer)로 구성된 큰 분자로 정의 6 가중 고분자와 탈수고분자의 반복 단위 및/또는 결합 부위를 식별
    2 에틸렌 단량체를 이용한 가중 중합의 예로 폴리에틸렌(poly(ethene)) 형성을 서술 7 주어진 알켄으로부터 가중 고분자의 구조 또는 반복 단위를 추론하고, 그 반대로도 가능
    8 주어진 단량체로부터 탈수고분자의 구조 또는 반복 단위를 추론하고, 그 반대로도 가능. 단, 다음에 국한: (a) 이카복실산 및 이아민으로부터의 orders: polyamides (b) 이카복실산 및 디올로부터의 orders: polyesters
    9 가중 중합과 탈수고분화 사이의 차이를 서술
    10 다음과 같은 구조를 서술하고 그림: (a) 나일론, orders: polyamide [image] (b) PET, orders: polyester [image]. PET의 완전한 명칭인 orders: polyethylene terephthalate는 필수 아님
    3 플라스틱은 고분자로부터 제작됨을 서술
    4 플라스틱의 특성이 폐기에 미치는 영향을 서술 11 PET가 다시 단량체로 전환되어 재중합될 수 있음을 서술
    5 플라스틱으로 인한 환경 문제를 서술. 단, 다음에 국한: (a) 매립지에서의 폐기 (b) 바다에서의 축적 (c) 연소 시 유해 가스 발생
    12 단백질을 자연의 orders: polyamides로 서술하며, 일반 구조: [image]를 가진 아미노산 단량체로부터 형성됨을 서술. 여기서 R은 다른 종류의 측쇄를 나타냄
    13 단백질을 다음과 같이 서술하고 그림: [image]

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    English

    A polymer 聚合物 is a very large molecule built from many small molecules called monomers 单体.

    Addition polymerisation

    In addition polymerisation 加聚, many unsaturated monomers join together with no other product. For example, many ethene monomers join to make poly(ethene). The small part that repeats along the chain is the repeat unit 重复单元.

    Condensation polymerisation

    In condensation polymerisation 缩聚, monomers join and a small molecule (usually water) is lost each time a bond forms. This makes two important types:

    • Polyamides 聚酰胺 are made from a dicarboxylic acid and a diamine. Nylon 尼龙 is a polyamide.
    • Polyesters 聚酯 are made from a dicarboxylic acid and a diol. PET is a polyester, and it can be broken back into its monomers and re-made.

    The new bond joining the monomers is the linkage: an amide linkage 酰胺键 (written $-\text{CO-NH}-$) in a polyamide such as nylon, and an ester linkage 酯键 (written $-\text{CO-O}-$) in a polyester such as PET. A repeat unit is drawn in brackets, e.g. nylon as $-[\text{CO-}(\text{CH}_2)_4\text{-CO-NH-}(\text{CH}_2)_6\text{-NH}]-$; in an exam you may be asked to circle the linkage in a drawn repeat unit.

    Plastics and the environment

    Plastics 塑料 are made from polymers. Because many plastics do not break down, getting rid of them is a problem:

    • they build up in landfill 填埋 sites;
    • they collect in the oceans and harm sea life;
    • burning them can make toxic gases.

    Proteins

    Proteins 蛋白质 are natural polyamides. They are made from amino acid 氨基酸 monomers joined in long chains.

    한국어

    폴리머는 모노머라고 불리는 작은 분자들이 많이 결합하여 만들어진 매우 큰 분자입니다.

    첨가 중합

    **가수분해 중합(가중합)**에서 여러 개의 불포화 모노머가 다른 생성물 없이 서로 결합합니다. 예를 들어, 많은 에틸렌 모노머가 결합하여 폴리에틸렌을 만듭니다. 사슬 따라 반복되는 작은 부분이 반복 단위입니다.

    C=C 이중 결합을 가진 많은 에틸렌 모노머들이 단일 결합으로 연결되어 폴리에틸렌 사슬을 형성하고, 이를 호로 표시된 반복 단위로 나타낸 그림
    가수분해 중합에서는 C=C 결합이 열리고 많은 에틸렌 모노머들이 길게 이어진 폴리에틸렌 사슬을 형성함

    축합 중합

    축합 중합에서 모노머가 결합할 때마다 결합이 형성될 때마다 작은 분자(주로 물)가 하나씩 빠집니다. 이로 인해 두 가지 중요한 종류가 만들어집니다:

    • 폴리아마이드는 이산과 디아민으로부터 만들어집니다. 나일론은 폴리아마이드의 일종입니다.
    • 폴리에스터는 이산과 디올로부터 만들어집니다. PET는 폴리에스터이며, 이를 다시 모노머로 분해하여 재조성할 수 있습니다.

    모노머를 이어 붙이는 새로운 결합을 연결기라고 합니다: 나일론 같은 폴리아마이드에는 아미드 연결기(표기 $-\text{CO-NH}-$)가, PET 같은 폴리에스터에는 에스터 연결기(표기 $-\text{CO-O}-$)가 있습니다. 반복 단위는 괄호 안에 그립니다. 예: 나일론 $-[\text{CO-}(\text{CH}_2)_4\text{-CO-NH-}(\text{CH}_2)_6\text{-NH}]-$; 시험에서 그려진 반복 단위에서 연결기를 동그라미로指定하라는 질문을 받을 수도 있습니다.

    플라스틱과 환경

    플라스틱은 폴리머로 만들어집니다. 많은 플라스틱이 분해되지 않기 때문에 폐기 처리가 문제가 됩니다:

    • 매립장에 쌓이게 됩니다;
    • 바다에 쌓여 해양 생물에 해를 끼칩니다;
    • 태우면 유독 가스를 만들 수 있습니다.
    세척된 플라스틱 병, 컵, 파편이 뒤섞인 자갈 해변
    대부분의 플라스틱은 생분해성이 없어 수백 년 동안 쓰레기 플라스틱이 해변과 바다에 쌓여 있음

    단백질

    단백질은 천연 폴리아마이드입니다. 아미노산 모노머들이 긴 사슬로 이어져 만들어집니다.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Making a polymer · ⁨고분자 제조⁩

    Small monomers join into a long chain — the basis of all plastics. · ⁨작은 단량체가 긴 사슬로 연결되며, 이것이 모든 플라스틱의 기초가 된다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    polymer/ˈpɒlɪmə/ 고분자
    monomers/ˈmɒnəʊməz/ 단량체
    addition polymerisation/əˈdɪʃn ˌpɒlɪməraɪˈzeɪʃn/ 가중중합
    repeat unit/rɪˈpiːt ˈjuːnɪt/ 반복 단위
    condensation polymerisation/kɒndenˈseɪʃn ˌpɒlɪməraɪˈzeɪʃn/ 축중중합
    Polyamides/ˌpɒlɪˈeɪmaɪdz/ 폴리아마이드(Polyamides)
    Nylon/ˈnaɪlɒn/ 나일론(Nylon)
    Polyesters/ˌpɒlɪˈestəz/ 폴리에스터(Polyesters)
    amide linkage/əˈmaɪd ˈlɪŋkɪdʒ/ 아미드 결합(amide linkage)
    ester linkage/ˈestə ˈlɪŋkɪdʒ/ 에스터 결합(ester linkage)
    Plastics/ˈplæstɪks/ 플라스틱(Plastics)
    landfill/ˈlændfɪl/ 쓰레기 매립장
    Proteins/ˈprəʊtiːnz/ 단백질
    amino acid/əˈmiːnəʊ ˈæsɪd/ 아미노산
    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    11.8

    Exam tips · ⁨시험 팁⁩

    English
    • Learn each homologous series by its functional group and general formula: alkanes $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$, alkenes $\text{C}_n\text{H}_{2n}$, alcohols $-\text{OH}$, carboxylic acids $-\text{COOH}$.
    • The bromine water test for unsaturation: an alkene (with its C=C) turns orange bromine water colourless; an alkane leaves it orange.
    • Cracking breaks large, less useful alkanes into smaller alkanes and alkenes, using heat and a catalyst.
    • Two routes to ethanol: fermentation of glucose (renewable but slow and impure) and adding steam to ethene (fast and pure, but from petroleum).
    • Addition polymerisation joins unsaturated monomers with no other product; condensation polymerisation joins monomers and loses a small molecule (usually water) each time.
    한국어
    • 각 동족 계열을 기능기와 일반 식으로 외우십시오: 알칸 $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$, 알켄 $\text{C}_n\text{H}_{2n}$, 알코올 $-\text{OH}$, 카복실산 $-\text{COOH}$.
    • 포화도 검사용 브롬수 시약: 알켄(C=C 포함)은 오렌지색 브롬수를 무색으로 바꾸고, 알칸은 오렌지색을 유지함.
    • 크래킹은 열과 촉매를 사용하여 크고 유용성이 낮은 알kan을 더 작은 알kan과 알켄으로 분해함.
    • 에탄올 제조 두 가지 방법: 포도당 발효(신재생 가능하지만 느리고 불순물이 많음)와 에틸렌에 증기를 추가(빠르고 순수하지만 원료는 석유)
    • 가수분해 중합은 불포화 모노머를 결합하여 다른 생성물이 없으며, 축합 중합은 모노머를 결합할 때마다 작은 분자(주로 물)를 하나씩 잃음.
  • 12

    Experimental techniques and chemical analysis · ⁨실험 기법 및 화학 분석⁩

    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    12.1

    Experimental design

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Name appropriate apparatus for the measurement of time, temperature, mass and volume, including: (a) stop-watches (b) thermometers (c) balances (d) burettes (e) volumetric pipettes (f) measuring cylinders (g) gas syringes
    2 Suggest advantages and disadvantages of experimental methods and apparatus
    3 Describe a: (a) solvent as a substance that dissolves a solute (b) solute as a substance that is dissolved in a solvent (c) solution as a mixture of one or more solutes dissolved in a solvent (d) saturated solution as a solution containing the maximum concentration of a solute dissolved in the solvent at a specified temperature (e) residue as a substance that remains after evaporation, distillation, filtration or any similar process (f) filtrate as a liquid or solution that has passed through a filter
    한국어
    핵심 보충
    1 시간, 온도, 질량, 부피 측정의 적절한 기구를 나열: (a) 스타프워치 (b) 온도계 (c) 저울 (d) 비레트 (e) 정량 피펫 (f) 계량 실린더 (g) 기체 시린지
    2 실험 방법 및 기구의 장단점을 제시
    3 다음을 서술: (a) 용매: 용질을 용해하는 물질 (b) 용질: 용매에 용해되는 물질 (c) 용액: 용매에 하나 이상의 용질이 용해된 혼합물 (d) 포화 용액: 특정 온도에서 용매에 최대 농도로 용질이 용해된 용액 (e) 잔류물: 증발, 증류, 여과 또는 유사한 과정 후 남는 물질 (f) 여과액: 필터를 통과한 액체나 용액

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    Apparatus

    You should know which piece of apparatus to use for each measurement:

    Measurement Apparatus
    time stop-watch 秒表
    temperature thermometer 温度计
    mass balance 天平
    volume (accurate) burette 滴定管 or volumetric pipette 移液管
    volume (rough) measuring cylinder 量筒
    volume of a gas gas syringe 注射器

    Key words

    These words are used throughout practical chemistry:

    • A solvent 溶剂 is a substance that dissolves a solute.
    • A solute 溶质 is the substance that dissolves in the solvent.
    • A solution 溶液 is a mixture of one or more solutes dissolved in a solvent.
    • A saturated solution 饱和溶液 holds the maximum amount of solute that will dissolve at a given temperature.
    • A residue 残渣 is the substance left behind after evaporation, distillation or filtration.
    • A filtrate 滤液 is the liquid that has passed through a filter.
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Experiment design route · ⁨실험 설계 흐름⁩

    Follow a fair test from question to reliable conclusion. · ⁨질문부터 신뢰할 수 있는 결론까지 공정한 시험(fair test)을 따르라.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    stop-watch/stɒp wɒtʃ/ 스톱워치
    thermometer/θɜːˈmɒmɪtə/ 온도계
    balance/ˈbæləns/ 균형(balance)
    burette/bjʊəˈret/ 비레트(burette)
    volumetric pipette/ˌvɒljuːˈmetrɪk pɪˈpet/ 부피 피펫(volumetric pipette)
    measuring cylinder/ˈmeʒərɪŋ ˈsɪlɪndə/ 계량 실린더(measuring cylinder)
    gas syringe/ɡæs sɪˈrɪndʒ/ 기체 주사기
    solvent/ˈsɒlvənt/ 용매
    solute/ˈsɒljuːt/ 용질
    solution/səˈluːʃn/ 용액
    saturated solution/ˈsætʃəreɪtɪd səˈluːʃn/ 포화 용액
    residue/ˈresɪdjuː/ 잔여물
    filtrate/ˈfɪltreɪt/ 여과액(filtrate)
    12.2

    Acid–base titrations

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe an acid–base titration to include the use of a: (a) burette (b) volumetric pipette (c) suitable indicator
    2 Describe how to identify the end-point of a titration using an indicator
    한국어
    핵심 보충
    1 다음 기구 사용을 포함하는 산-염기 적정을 서술: (a) 비레트 (b) 정량 피펫 (c) 적절한 지시약
    2 지시약을 사용하여 적정의 종말점을 식별하는 방법을 서술

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    Titration curve and equivalence point

    A titration 滴定 finds the exact volume of one solution that reacts with another.

    • Use a volumetric pipette to measure a fixed volume of one solution into a flask.
    • Add a few drops of a suitable indicator 指示剂.
    • Add the other solution from a burette, slowly, until the colour just changes.

    The end-point 终点 is the moment the indicator changes colour, which shows the reaction is exactly complete. You read the burette to find the volume added.

    A burette of solution clamped above a conical flask of solution and indicator standing on a white tile
    Solution is run from the burette into the flask until the indicator just changes colour (the end-point)
    A real titration set-up: burettes above conical flasks holding an orange indicator solution
    A real titration: solution from the burette is added to the flask, where the indicator has turned orange
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Acid–base titrations · ⁨산-염기 적정법(acid–base titrations)⁩

    pH jumps at the equivalence point · ⁨등량점에서 pH가 점프함⁩

    Track the pH as base is added — it leaps through neutral at the equivalence point. · ⁨염기를 추가할 때 pH를 추적하면 중화 지점(equivalence point)에서 pH가 급격히 뛴다.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    titration/taɪˈtreɪʃn/ 적정 분석
    indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ 지시약
    end-point/end pɔɪnt/ 종말점(end-point)
    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    12.3

    Chromatography

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe how paper chromatography is used to separate mixtures of soluble coloured substances, using a suitable solvent 3 Describe how paper chromatography is used to separate mixtures of soluble colourless substances, using a suitable solvent and a locating agent Knowledge of specific locating agents is not required
    2 Interpret simple chromatograms to identify: (a) unknown substances by comparison with known substances (b) pure and impure substances 4 State and use the equation for $R_{\text{f}}$:
    $$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance travelled by substance}}{\text{distance travelled by solvent}}$$
    한국어
    핵심 보충
    1 적절한 용매를 사용하여 용해성有色物质混合物的分离合纸层析法的使用描述 3 적절한 용매와 위치제(locating agent)를 사용하여 용해성无色物质混合物的分离合纸层析法的使用描述 特定位置剂的知识不需要
    2 간단한 크로마토그램을 해석하여 다음을 식별하시오: (a) 알려진 물질과 비교하여 미지 물질 (b) 순수 및 불순 물질 4 $R_{\text{f}}$의 방정식을 서술하고 사용하시오:
    $$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance travelled by substance}}{\text{distance travelled by solvent}}$$

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    Paper chromatography 纸色谱法 separates a mixture of soluble substances. You put a spot of the mixture near the bottom of the paper, then stand the paper in a solvent. As the solvent rises up the paper, the substances move different distances, so they separate.

    Chromatography paper standing in solvent, with a mixture on the baseline separating into spots that rise to different heights below the solvent front
    As the solvent rises, the substances travel different distances and separate; $R_f$ is the spot distance ($a$) divided by the solvent distance ($b$)
    Real chromatography paper strips with coloured spots that have risen to different heights up each strip
    On real chromatograms, each substance in the mixture rises a different distance, leaving a separate coloured spot
    • For coloured substances you can see the spots directly.
    • For colourless substances you must spray a locating agent 显色剂 to make the spots show up.

    The finished paper is a chromatogram 色谱图. You can use it to:

    • identify an unknown substance by comparing it with known substances;
    • tell if a substance is pure (a pure substance gives only one spot).

    You can also calculate the $R_{\text{f}}$ value of a spot:

    $$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$$

    Worked example. On a chromatogram the solvent front has risen 8.0 cm from the baseline, and a spot has moved 6.0 cm. Find its $R_{\text{f}}$ value.

    $$R_{\text{f}} = \frac{6.0}{8.0} = 0.75$$

    Both distances are measured from the baseline (the pencil line), and the spot's distance is taken to the centre of the spot. An $R_{\text{f}}$ has no unit, and it is always less than 1, because a spot can never travel further than the solvent carrying it - an answer above 1 means the two distances have been divided the wrong way round.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Chromatography route · ⁨크로마토그래피 흐름⁩

    Watch a mixture separate as the solvent front moves. · ⁨용매 전선이 이동하면서 혼합물이 분리되는 과정을 관찰하라.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    paper chromatography/ˈpeɪpə krəʊməˈtɒɡrəfi/ 종 크로마토그래피(paper chromatography)
    locating agent/ləʊˈkeɪtɪŋ ˈeɪdʒənt/ 위치 지정제(locating agent)
    chromatogram/krəʊˈmætəɡræm/ 크로마토그램(chromatogram)
    Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
    12.4

    Separation and purification

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe and explain methods of separation and purification using: (a) a suitable solvent (b) filtration (c) crystallisation (d) simple distillation (e) fractional distillation
    2 Suggest suitable separation and purification techniques, given information about the substances involved
    3 Identify substances and assess their purity using melting point and boiling point information
    한국어
    핵심 보충
    1 다음을 이용한 분리 및 정제 방법을 서술하고 설명: (a) 적절한 용매 (b) 여과 (c) 결정화 (d) 단순 증류 (e) 분馏 증류
    2 관련 물질에 대한 정보를 바탕으로 적절한 분리 및 정제 기법을 제시
    3 융점 및 끓는점 정보를 사용하여 물질을 식별하고 순도를 평가

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    You choose a method based on the mixture:

    Method Used to separate
    dissolving in a suitable solvent, then filtration 过滤 an insoluble solid from a liquid
    crystallisation 结晶 a soluble solid from its solution
    simple distillation 蒸馏 a solvent (the liquid) from a solution
    fractional distillation 分馏 two or more liquids with different boiling points
    A filter funnel lined with filter paper catching insoluble residue while the filtrate drips into a beaker below
    Filtration: the insoluble solid stays on the filter paper (residue) and the liquid passes through (filtrate)
    A heated flask of solution with a thermometer, a water-cooled condenser, and a beaker collecting the distillate
    Simple distillation: the solvent boils off, the condenser cools it back to a liquid, and the pure distillate is collected
    Like simple distillation but with a glass-bead fractionating column and a thermometer at the top of the column
    Fractional distillation adds a fractionating column, so liquids with different boiling points separate cleanly

    You can check the purity of a substance using its melting point 熔点 and boiling point 沸点: a pure substance melts and boils at sharp, fixed temperatures, while impurities lower the melting point and raise the boiling point.

    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Separation method lab · ⁨분리 방법 실험실⁩

    Choose the method that matches the mixture. · ⁨혼합물에 맞는 방법을 선택하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    filtration/fɪlˈtreɪʃn/ 여과
    crystallisation/ˌkrɪstəlaɪˈzeɪʃn/ 결정화
    simple distillation/ˈsɪmpl dɪstɪˈleɪʃn/ 간단한 증류
    fractional distillation/ˈfrækʃənl dɪstɪˈleɪʃn/ 분馏 증류
    melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ 융점
    boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ 비점
    12.5

    Identifying ions and gases

    Syllabus
    English
    Core Supplement
    1 Describe tests to identify the anions: (a) carbonate, $\text{CO}_3^{2-}$, by reaction with dilute acid and then testing for carbon dioxide gas (b) chloride, $\text{Cl}^-$, bromide, $\text{Br}^-$, and iodide, $\text{I}^-$, by acidifying with dilute nitric acid then adding aqueous silver nitrate (c) nitrate, $\text{NO}_3^-$, reduction with aluminium foil and aqueous sodium hydroxide and then testing for ammonia gas (d) sulfate, $\text{SO}_4^{2-}$, by acidifying with dilute nitric acid and then adding aqueous barium nitrate (e) sulfite, $\text{SO}_3^{2-}$, by reaction with acidified aqueous potassium manganate(VII)
    2 Describe tests using aqueous sodium hydroxide and aqueous ammonia to identify the aqueous cations: (a) aluminium, $Al^{3+}$ (b) ammonium, $NH_4^+$ (c) calcium, $Ca^{2+}$ (d) chromium(III), $Cr^{3+}$ (e) copper(II), $Cu^{2+}$ (f) iron(II), $Fe^{2+}$ (g) iron(III), $Fe^{3+}$ (h) zinc, $Zn^{2+}$
    3 Describe tests to identify the gases: (a) ammonia, $NH_3$, using damp red litmus paper (b) carbon dioxide, $CO_2$, using limewater (c) chlorine, $Cl_2$, using damp litmus paper (d) hydrogen, $H_2$, using a lighted splint (e) oxygen, $O_2$, using a glowing splint (f) sulfur dioxide, $SO_2$, using acidified aqueous potassium manganate(VII)
    4 Describe the use of a flame test to identify the cations: (a) lithium, $Li^+$ (b) sodium, $Na^+$ (c) potassium, $K^+$ (d) calcium, $Ca^{2+}$ (e) barium, $Ba^{2+}$ (f) copper(II), $Cu^{2+}$
    한국어
    핵심 보충
    1 아니온을 식별하는 시험을 설명한다: (a) 탄산염, $\text{CO}_3^{2-}$, 희석 산과의 반응 후 이산화탄소 기체 테스트를 통해 (b) 염화물, $\text{Cl}^-$, 브롬化物, $\text{Br}^-$, 및 요오드化物, $\text{I}^-$, 희석 질산으로 산성화 후 질산은 수용액을 첨가하여 (c) 질산염, $\text{NO}_3^-$, 알루미늄박과 수산화나트륨 수용액으로 환원 후 암모니아 기체 테스트를 통해 (d) 황산염, $\text{SO}_4^{2-}$, 희석 질산으로 산성화 후 질산바륨 수용액을 첨가하여 (e) 아황산염, $\text{SO}_3^{2-}$, 산성화된 망간산칼륨(VII) 수용액과의 반응을 통해
    2 수산화 나트륨 수용액 및 암모니아 수용액을 사용하여 수용성 양이온을 식별하는 실험 설명: (a) 알루미늄, $Al^{3+}$ (b) 암모늄, $NH_4^+$ (c) 칼슘, $Ca^{2+}$ (d) 크롬(III), $Cr^{3+}$ (e) 구리(II), $Cu^{2+}$ (f) 철(II), $Fe^{2+}$ (g) 철(III), $Fe^{3+}$ (h) 아연, $Zn^{2+}$
    3 기체를 식별하는 실험 설명: (a) 암모니아, $NH_3$, 습한 적석회지 사용 (b) 이산화 탄소, $CO_2$, 석회수 사용 (c) 염소, $Cl_2$, 습한 석회지 사용 (d) 수소, $H_2$, 점화된 나무조각 사용 (e) 산소, $O_2$, 타는 나무조각 사용 (f) 이산화 황, $SO_2$, 산성 고망간산칼륨(VII) 수용액 사용
    4 불꽃 반응 실험을 사용하여 양이온을 식별하는 용도 설명: (a) 리튬, $Li^+$ (b) 나트륨, $Na^+$ (c) 칼륨, $K^+$ (d) 칼슘, $Ca^{2+}$ (e) 바륨, $Ba^{2+}$ (f) 구리(II), $Cu^{2+}$

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

    Tests for anions

    An anion 阴离子 is a negative ion.

    Anion Test Result
    carbonate 碳酸盐 ($\text{CO}_3^{2-}$) add dilute acid fizzes; the gas turns limewater milky (carbon dioxide 二氧化碳)
    chloride 氯化物 ($\text{Cl}^-$) add dilute nitric acid 硝酸, then silver nitrate 硝酸银 white precipitate
    bromide 溴化物 ($\text{Br}^-$) add dilute nitric acid, then silver nitrate cream precipitate
    iodide 碘化物 ($\text{I}^-$) add dilute nitric acid, then silver nitrate yellow precipitate
    nitrate 硝酸盐 ($\text{NO}_3^-$) add aluminium 铝 foil and sodium hydroxide 氢氧化钠, warm ammonia 氨气 gas given off
    sulfate 硫酸盐 ($\text{SO}_4^{2-}$) add dilute nitric acid, then barium nitrate 硝酸钡 white precipitate
    sulfite 亚硫酸盐 ($\text{SO}_3^{2-}$) add acidified potassium manganate(VII) 高锰酸钾 purple colour fades

    Tests for cations

    A cation 阳离子 is a positive ion. Add aqueous sodium hydroxide, or aqueous ammonia, and look at the precipitate 沉淀 formed.

    A dropper adds sodium hydroxide to a solution in a test tube, forming a coloured precipitate at the bottom
    Adding sodium hydroxide forms a coloured precipitate for some metal ions
    Cation With sodium hydroxide With aqueous ammonia
    aluminium ($\text{Al}^{3+}$) white, dissolves in excess white, stays
    ammonium 铵 ($\text{NH}_4^+$) ammonia gas when warmed —
    calcium 钙 ($\text{Ca}^{2+}$) white, stays no precipitate
    chromium(III) 铬 ($\text{Cr}^{3+}$) green, dissolves in excess green, stays
    copper(II) 铜 ($\text{Cu}^{2+}$) light blue, stays light blue, dissolves to deep blue
    iron(II) 铁 ($\text{Fe}^{2+}$) green, stays green, stays
    iron(III) ($\text{Fe}^{3+}$) red-brown, stays red-brown, stays
    zinc 锌 ($\text{Zn}^{2+}$) white, dissolves in excess white, dissolves in excess

    Tests for gases

    Gas Test Result
    ammonia ($\text{NH}_3$) damp red litmus 石蕊 paper turns blue
    carbon dioxide ($\text{CO}_2$) bubble through limewater 石灰水 turns milky
    chlorine 氯气 ($\text{Cl}_2$) damp litmus paper bleached white
    hydrogen 氢气 ($\text{H}_2$) a lighted splint burns with a squeaky pop
    oxygen 氧气 ($\text{O}_2$) a glowing splint relights
    sulfur dioxide ($\text{SO}_2$) acidified potassium manganate(VII) purple colour fades
    Two test tubes: a lit splint gives a squeaky pop with hydrogen; a glowing splint relights in oxygen
    Testing gases: hydrogen pops, oxygen relights a glowing splint

    Flame tests

    A flame test 焰色试验 identifies some metal cations by the colour they give to a flame:

    A clean wire holding a sample in a Bunsen flame, giving a coloured flame
    A flame test: the metal ion gives the flame a colour
    Cation Flame colour
    lithium 锂 ($\text{Li}^+$) red
    sodium 钠 ($\text{Na}^+$) yellow
    potassium 钾 ($\text{K}^+$) lilac (purple)
    calcium ($\text{Ca}^{2+}$) orange-red
    barium 钡 ($\text{Ba}^{2+}$) light green
    copper(II) ($\text{Cu}^{2+}$) blue-green
    Explore · ⁨탐색하기⁩

    Ion and gas test lab · ⁨이온 및 기체 시험 실험실⁩

    Match test observations to the ion or gas present. · ⁨시험 관찰 결과를 존재하는 이온이나 기체에 매칭하십시오.⁩

    Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
    English 한국어
    anion/ˈænaɪən/ 음이온
    carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ 탄산염
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 이산화탄소
    chloride/ˈklɔːraɪd/ 클로라이드
    nitric acid/ˈnaɪtrɪk ˈæsɪd/ 질산
    silver nitrate/ˈsɪlvə ˈnaɪtreɪt/ 은 니트레이트
    bromide/ˈbrəʊmaɪd/ 브로마이드
    iodide/ˈaɪədaɪd/ 요오라이드
    nitrate/ˈnaɪtreɪt/ 질산
    aluminium/ˌæljʊˈmɪnɪəm/ 알루미늄
    sodium hydroxide/ˈsəʊdɪəm haɪˈdrɒksaɪd/ 수산화 나트륨
    ammonia/æˈməʊnɪə/ 암모니아
    sulfate/ˈsʌlfeɪt/ 황산염
    barium nitrate/ˈbeərɪəm ˈnaɪtreɪt/ 바륨 질산염
    sulfite/ˈsʌlfaɪt/ 아아연산염(sulfite)
    potassium manganate(VII)/pəˈtæsɪəm ˈmæŋɡəneɪt/ 망간산칼륨(VII)
    cation/ˈkætaɪən/ 양이온
    precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ 침전물
    ammonium/æˈməʊnɪəm/ 암모늄(ammonium)
    calcium/ˈkælsɪəm/ 칼슘
    chromium/ˈkrəʊmɪəm/ 크롬
    copper/ˈkɒpə/ 구리
    iron/ˈaɪən/ 철
    zinc/zɪŋk/ 아연
    litmus/ˈlɪtməs/ 리터스 용액
    limewater/ˈlaɪmwɔːtə/ 석회수
    chlorine/ˈklɔːriːn/ 염소
    hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ 수소
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 산소
    flame test/fleɪm test/ 불꽃 시험(flame test)
    lithium/ˈlɪθɪəm/ 리튬
    sodium/ˈsəʊdɪəm/ 나트륨
    potassium/pəˈtæsɪəm/ 칼륨
    barium/ˈbeərɪəm/ 바륨
    12.5

    Exam tips

    • Pick apparatus by the measurement: a burette or pipette for accurate volumes, a measuring cylinder for a rough volume, a gas syringe for a gas volume, a balance for mass.
    • $R_f = \dfrac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$, so it is always less than 1. A pure substance gives a single spot.
    • Learn the anion tests: a carbonate fizzes and the gas turns limewater milky; halides with silver nitrate give a chloride white, bromide cream, iodide yellow precipitate; a sulfate gives a white precipitate with barium nitrate.
    • Learn the gas tests: hydrogen gives a squeaky pop, oxygen relights a glowing splint, carbon dioxide turns limewater milky, chlorine bleaches damp litmus, ammonia turns damp red litmus blue.
    • For cations, add sodium hydroxide and read the precipitate colour: copper(II) light blue, iron(II) green, iron(III) red-brown.

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