화학방정식(반응식)

[정종태]

화학반응식(방정식)

1. 화학반응식에서 수소와 산소는 H 또는 O로 나타내지 말라든데 그 이유는?

==> 수소와 산소는 낱개 원자 상태로 다니면 너무 불안정해요. 그래서 항상 친구랑 같이 다녀야 하지요.

H2, O2 같이요. 이것을 각각 '수소분자', '산소분자' 라고 합니다. 그러면, 왜 화학반응식에서는 H2, O2 이렇게 나타내야 하는가?

H, O로 쓰면 돌턴의 원자설의 모순에 걸리게 되기 때문입니다.

원자는 절대로 쪼개 질수가 없죠. 그런데 H + O 가 H2O가 될려면 수소 원자가 절반으로 "톡" 쪼개 져야 되잖아요. 그래서 원자설이 틀렸구나.. 하고 분자설이 나오게 된 것입니다.

산소와 수소가 결합하면 물이됩니다 이정도는 알고 있으셔야 되거든요

화학반응식을 하기전에 먼저

원소기호와 반응하게 되면 머가 대는지 외워두셔야 합니다

그럼 그것을 토대로 설명을 해드리도록 할께요

산소는 (O₂), 수소( H₂)이죠?

물은 (H₂O) 입니다.

그럼 식을세우면

산소+수소=물 입니다

그럼 이것은 O₂+H₂→ H₂O 이란거죠?

그럼 이제부터 화살표를 기준으로 왼쪽과 오른쪽으로 반을 나눠서 생각합시다

왼쪽에 산소 O는 2개가 있지만 오른쪽엔 하나로 줄었습니다

그럼 오른쪽에 2를 곱해줍니다 (2H2 O)

어! 곱해줬더니 O는 2개가 되지만 H는 4개가 되어버렸습니다

그럼 왼쪽 H는 두개고 오른쪽은 네 개이니

왼쪽H에 2를 곱하면 4가 됩니다 그럼 왼쪽과 오른쪽 모두 같게 됬죠? 위에서 한것을 식으로 나타내면

O₂+2H₂→ 2H₂O

2. 마그네슘과 구리는 서로 붙여서 나타낼수 없다는데 그 이유는?

→Mg Cu로 표기함

마그네슘과 구리는 금속(metal)이잖아요.

금속은 홑원소로 써야 해요. Mg, Cu 같이요.

저런 금속들은 전자를 남에게 주기를 좋아하고 받기는 싫어해요.

마그네슘이, 염소원자(Cl) 둘을 만나면 염소원자한테 전자를 한개씩 주고,

MgCl2 가 됩니다.

마그네슘 자기들 끼리는 서로 전자를 내 놓으려고 하니까 저렇게 안붙어 있겠죠?

3.화학반응식을 어떻게 꾸민다는거죠?

예)마그네슘+산소 →산화마그네슘

화학반응식을 꾸민다는 것은,

일단 원소 기호는 다 쓰구요,

질량 보존의 법칙에 의해서 화살표 양 쪽의 원자 갯수는 똑같이 맞춰주는 것을 의미함

Mg + O2 --> MgO 라면,

화살표 왼쪽에는 산소가 2개인데, 오른쪽에는 산소가 1개잖아요. 산소 1개가 반응하면서 갑자기 사라지면 질량보존의 법칙에 어긋나니까.

그래서 화살표 오른쪽에 산소를 2개로 맞춰주기 위해서 2MgO 라고 씁니다.

(MgO2 라고 쓰면 안되요. 이거는 마그네슘에 산소원자가 2개 붙은 전혀 다른 성질의 화합물이 되니까요. 항상 계수를 맞춰줄때는 전체 화합물 앞에다가 숫자를 크게 써주세요ㅋ)

자 그러면, Mg + O2 ---> 2MgO 가 되네요?

이렇게 맞추고 봤더니만!! 산소는 양쪽에 2개로 똑같은데 이제 마그네슘 갯수가 안 맞네요

왼쪽은 마그네슘이 1개고, 오른쪽은 마그네슘이 2개니까요.. 그래서 왼쪽의 마그네슘 기호 앞에다가 커다랗게 2라고 써줍니다.

2Mg + O2 ---> 2MgO

쓰고 보니까 이제 마그네슘이랑, 산소원자랑 개수가 딱 맞죠? 질량 보존의 법칙이 성립한 겁니다 ㅋㅋ

이게 어렵다면 이렇게 쓸수도 있어요. 일단, 화학식을 다 써주세요

Mg + O2 ---> MgO

그리고 각 화합물 앞에다가 x, y, z를 곱해주세요

xMg + yO2 ---> zMgO

그러면 마그네슘은 왼쪽에 x개 있고 오른쪽에 z개가 있으니까 , x=z 라는 식이 하나 나오네요

그리고 산소는 왼쪽에 2y개가 있고 오른 쪽에 z 개가 있으니까 역시 2y=z라는 식을 써줍니다.

저 두 식을 연립하면, x=z, y=0.5z잖아요?

그러면 x와 y와 z의 비를 구해봅니다. x:y:z= z:0.5z:z =1:0.5:1

따라서 저 비율을 저기에 써줍니다.

1Mg + 0.5O2 ---> 1MgO

앞에 소수가 있으면 좀 보기 싫으니까 양변에 똑같이 2를 곱해줄까요?

2Mg + 1O2 ---> 2MgO

1을 생략하면 아까 그 식이 나옵니다

1. 수소기체와 산소기체가 만나 물이 되었다.

-반응물질 : H2. O2

-생성물질 : H20

-화학반응식 : 2H2 + O2 -> 2H2O

2. 수소기체와 질소기체가 만나 암모니아가 되었다.

-반응물질 : H2 , N2

-생성물질 : NH3

-화학반응식 : 3H2 + N2 -> 2NH3

3. 수소기체와 염소기체가 만나 염화수소가 되었다.

-반응물질 : H2 , Cl2

-생성물질 : HCl

-화학반응식 : H2 + Cl2 -> 2HCl

4. 황가루와 철가루를 혼합하여 가열하였더니 황화철(FeS)이 되었다.

-반응물질 : S , Fe

-생성물질 : FeS

-화학반응식 : S + Fe -> FeS

5. 구리를 공기중에서 가열하였더니 산화구리(II)(CUO)가 되었다.

-반응물질 : Cu , O2

-생성물질 : CuO

-화학반응식 : 2Cu + O2 -> 2CuO

6. 납을 공기중에서 가열하였더니 산화납이 되었다.

-반응물질 : Pb , O2

-생성물질 : PbO

-화학반응식 : 2Pb + O2 -> 2PbO

7. 탄산수소나트륨을 가열하였더니 탄산나트륨, 물, 이산화탄소가 되었다.

-반응물질 : NaHCO3

-생성물질 : NaCO3, H2O , CO2

-화학반응식 : 2NaHCO3 -> NaCO3 + H2O + CO2

8. 과산화수소에 이산화망간을 넣었더니 물과 산소기체로 나뉘어졌다.

-반응물질 : H2O2 , (MnO2는 촉매)

-생성물질 : H2O , O2

-화학반응식 : 2H2O2 >2H2O + O2

9. 물에 전기를 흘려주었더니 수소와 산소가 생성되었다.

-반응물질 : H2O

-생성물질 : H2 , O2

-화학반응식 : 2H2O -> H2 + O2

10. 메탄올을 연소시켰더니 이산화탄소와 물이 생겼다.

-반응물질 : CH4 , O2

-생성물질 : CO2, H2O

-화학반응식 : CH4 + 3O2 -> CO2 + 2H2O

1 원소기호

원소기호는 원소를 나타내는 기호입니다.

우리에게 알려져 있는 원소는 100여종이나 되지만 실제로 중학교나 고등학교의 '화학'에서 자주 나오는 원소는 30여종 정도입니다. 이들 원소의 원소기호는 일단 외워야 됩니다.

원소기호는 두가지 늬앙스로 생각해야 되는데, 첫째는 성분으로서의 원소이고, 둘째는 알맹이로서의 원자입니다.

원자라는 알맹이를 나타낼 때는 갯수를 나타야 되는데 그런 경우에는 원소기호의 앞에 숫자를 표시합니다. 예를 들어 산소 2원자를 나타낼 때는 2O, 수소 3원자를 나타낼 때는 3H 로 표현합니다.

천연에 존재하는 물질은 원자상태로 존재하는 것이 아니고 분자상태나 이온상태로 존재합니다. 그들은 일정한 규칙에 의하여 몇개의 원자들이 화학결합으로 연결됩니다.

예를 들어 물이라는 물질은 수소 2원자와 산소 1원자가 화학결합한 분자로 구성됩니다. 그러므로 화학식은 H2O로 표현합니다. 소금이라는 물질은 나트륨이온(Na+)과 염화이온(Cl-)이 각각 같은 수의 비율로 규칙적으로 배열하는 화합물입니다. 이런 경우에는 가장 간단한 정수비로 화학식을 나타냅니다. 따라서 소금의 화학식은 NaCl로 표현합니다.

화학식을 표현하는 방법

대개 양성부분을 먼저 쓰고 음성부분을 나중에 씁니다.

물에서 수소는 양성부분이고, 산소는 음성부분입니다.

소금에서는 나트륨이 양성부분이고 염소가 음성부분입니다.

원자가(산화수)

어떤 원자가 다른 원자 몇개와 결합하는지를 나타내는 결합능력

수소의 원자가는 ＋1 이고,

산소의 원자가는 －2입니다.

＋원자가는 -원자가를 필요로함.

이런 원자가를 가지는 수소와 산소가 결합하려면 수소 2개와 산소 1개가 필요합니다.

그런 연유로 H2O가 되는 것입니다.

원자가는 2가지 이상을 가지는 경우도 있습니다.

예를 들어 황(S)의 원자가는 ＋4, ＋6, －2 등이 있습니다.

＋인 경우에는 －인 원자와 결합하여야 되므로 산소를 보기로 삼으면 SO2(아황산가스 또는 이산화황), SO3(무수황산 또는 삼산화황),

－인 경우에는 ＋와 결합해야 되므로 수소를 예로 들면 H2S(황화수소) 라는 화합물을 형성하는 것입니다.

이와 같이 원자가를 알면 쉽게 화학식을 꾸밀 수 있지만 처음 화학을 공부하는 학생이라면 원자가도 역시 외워야 됩니다. 그러므로 경직된 상태로 화학식을 꼭 외워야 된다고, 또는 원자가를 꼭 외워야 된다고 생각하지 말고 자연스럽게 기억한다는 생각으로 친해보세요.

공기중의 산소는 O2, 질소는 N2, H2O를 전기분해하면 H2와 O2로 된다.... 등등으로 말입니다.

혹시 원자가를 외우겠다면 주기율표를 이용하세요. 주기율표에서 1족, 2족, 13족~17족에 속하는 원소들의 ＋원자가는 단단위의 숫자와 일치하고, －원자가는 17족으로부터 거꾸로 －1, －2, －3으로 기억하면 됩니다.

그러므로 1족에 속하는 Na, K 등은 ＋1,

13족의 B, Al 등은 ＋3,

17족의 Cl, Br 등은 ＋7 또는 －1의 원자가를 가집니다.

1원자분자

분자에는 헬륨이나 네온처럼 원자 1개만으로 분자 노릇을 하는 1원자분자, He, Ne

2원자분자

수소나 산소처럼 원자 2개가 분자 노릇을 하는 2원자분자, H2, O2,

3원자분자

오존이나 물처럼 원자 3개가 분자 노릇을 하는 3원자분자등이 있습니다. O3, H2O 로 표시하게 되는 것입니다.

앞에서 보기를 든 수소, 산소, 오존, 물 등은 실제로 해당하는 원자들이 결합하여 하나의 분자 알맹이를 형성합니다. 다시 말하면 실제로 분자가 있습니다. 그러므로 분자식이라고 할 수 있습니다. 그러나 소금 같은 경우에는 나트륨이온 Na+과 염화이온 Cl-이 질서정현하게 배열할 뿐 분자라는 알맹이는 존재하지 않습니다. 그러므로 분자식이라는 말을 쓸 수가 없습니다. 그래서 전체의 의미를 가지는 화학식이라는 말을 쓰는 것입니다.

2 반응식

반응식은 화학반응을 화학식으로 나타낸 것입니다. 그러므로 실제로 존재하지 않는 사실은 반응식으로 나타낼 수 없습니다.

우리 주위에서 볼 수 있는 화학반응을 예로 들어 봅시다. 숯이 타면 이산화탄소가 됩니다.

이 경우의 반응식은 C＋O2 ─→ CO2 로 나타냅니다.

이것은 위의 화학적 사실을 그대로 화학식을 써서 나타내기만 한 것입니다. 숯의 주성분은 탄소, 즉 C 입니다. 탄다는 것은 산화하는 것으로 O2와 반응하는 것입니다.

반응식에서는 '─→' 를 중심으로 반응전의 물질은 ─→의 왼쪽에, 반응후의 물질은 ─→의 오른쪽에 놓고, 같은 쪽에 두가지 이상의 물질이 있을 때는 ＋로 연결하는 것입니다.

탄소＋산소 ─→ 이산화탄소... 이것을 화학식을 사용하면 다음과 같이 됩니다.

C＋O2 ─→ CO2

[김선호]

기통차네요