화학반응식, 질량보존의 법칙 , 일정성분비 법칙 그냥 이해하기

오늘은 화학반응식, 질량보존법칙, 일정성분비 법칙 등 

정말 무서워 보이지만

사실 알고 나면 정말 별거 아닙니다.

제가 처음 이것들을 접했을 때 이름 보고 겁먹었는데 내용을 알고 나니 정말 이름도 잘 만들었더라고요 ㅎㅎ

 

일단

화학반응식을 볼 줄 알게 되면 앞으로 이상한 문자(?)가 나올 때 더이상 무섭지 않게 됩니다.

이 화학반응식을 알고 나면 오히려 화학반응식으로 설명하는게 훨씬 쉽다고 느끼게 됩니다.

(전 그랬어요)

진짜 별거 없습니다.

 

일단 먼저 물리변화와 화학변화를 알고가면 이해하는데 좀 도움이 됩니다.

 

물리변화는 말 그대로 물리적으로 변화한다는 말입니다.

 

예를 들면

 

컵이 깨짐.

아이스크림이 녹는다.

물이 얼음이 된다.

 

말그대로 물리적으로 변하는 것들이죠.

 

이것들의 공통점을 보면 얘네들은 입자(분자)가 변하지 않아요.

입자자체가 변하는 것이 아니고 입자에 배열상태만 바뀌는 겁니다.

컵이 깨짐 —> 입자들이 멀리 떨어짐

아이스크림이 녹는다—> 고체가 액체가 되는 것 입자간격이 좁아졌다가 넓어지는 것뿐

물이 얼음이 된다—> 액체가 고체가 됨 입자 간격이 넓어졌다가 좁아짐

 

여기서 핵심적인 공통점은 ‘입자’가 변하지 않는다는 겁니다. 그 입자들에 물리적인 거리변화만 있을 뿐이죠.

 

하지만

화학변화는 ‘입자(분자)’가 변하는 겁니다.

‘분자’가 다른 ‘분자’로 바뀌는 것이 화학변화입니다.

예를 들면

철이 녹슨다

음식이 상한다.

 

이것들은 ‘분자’가 달라지는 겁니다.

그 분자들은 원자 들로 이루어져 있다고 했죠?

즉 원자들의 배열이 달라져서 ‘분자’가 달라지고 분자가 달라지면 성질도 당연히 달라집니다.

 

그래서 화학변화가 되고 나면 다른 물질이 되는 겁니다.

 

이렇게 화학변화를 할 때 보기 편하게 식으로 나타낸 것을 ‘화학반응식’이라고 하는 겁니다.

 

예를 들어서 

우리가 가장 많이 아는 ‘물’

물은 H20 죠

 

그 물은 수소원자 2개와 산소원자 1개가 결합해서 만들어지는 거죠

 

 

그런데 이걸 제가 위에서 쓴 대로 물 (H2O)는 수소원자 2개와 산소원자 1개로 결합해서..

 

이렇게 쓰면 얼마나 없어 보여요… 그리고 귀찮고 힘들잖아요. 그리고 외국사람들한테 설명하기도 힘들고 

(우리 외국어 못하잖아요)

그래서 모두가 다 알아볼 수 있게 그리고 엄청 쉽고 간단하게 쓰자!라고 해서 화학반응식을 만든 겁니다.

 

수소분자와 산소분자가 결합해서 물분자를 만든다!

 

H2 + O2 -> H2O 

 

제가 위에서 한글로 길게 설명한 것을 고작 이걸로 끝냈습니다.

왼쪽 편에는 반응물, 즉 반응하는 것들을 적어주고 +로 연결합니다 

그리고 그렇게 해서 만들어진 것을 생성물이라고 하고 -> 화살표로 표시하는 거죠.

 

근데 여기서 끝이 아닙니다.

 

반응물과 생성물에 원자개수가 항상 일치해야 합니다.

 

무슨 말이냐면

 

저 식을 보면

수소원자가 2개가 결합한 수소분자 1개 + 산소원자 2개가 결합한 산소 분자 1개가 있습니다. 

(이게 무슨 말인지 이해가 안 된다면 전편글을 읽고 오시면 됩니다!)

그래서 만들어진 물은 수소원자 2개와 산소분자 1개가 결합한 형태죠.

 

여기서 보면 산소원자 2개가 반응에 참여하는데 만들어진 것은 산소원자 1개입니다.

산소 원자 1개가 사라졌어요.

이러면 안 된다는 겁니다. 반드시 반응물(왼쪽 편) 생성물(오른쪽 편)에 원자개수는 동일해야 합니다.

모든 원자들이 다 참여해야만 합니다.

 

반응물 + 반응물 -> 생성물

 

 

그래서 이럴 때는 분자개수를 조정해 주는 겁니다.

 

멋대로 H2 가 아니라 H3, H4 이렇게 해버리면 이건 다른 분자가 되어서 다른 성질을 가지게 되는 거죠?

 

그래서 수소분자, 산소분자 자체는 그대로 두고 분자 개수만 조절하는 겁니다.

 

 

물 분자에서 산소 원자가 하나 남았죠? 산소원자를 다 쓰려면 물분자 개수를 1개 더 늘리는 겁니다. 그러면 2H2O가 되죠

그리고 다시 보니 H2O가 2개니까 수소원자는 총 4개가 있는 겁니다 

그래서 반응물에 수소 분자개수를 2개로 늘려주는 겁니다

 

2H2 + O2 -> 2 H2O

 

자 이렇게 되면 반응물과 생성물의 원자 개수가 다 동일하죠? 이렇게 되면 화학반응식 완성입니다.!

 

 

이제부터 우리가 많이 들어본 ‘질량보존 법칙, 일정성분비 법칙’이라고 하는 것을 알아볼 텐데

이거 이미 방금 한 걸로 끝났습니다.

 

물리변화는 분자의 배열이 바뀌는 거라고 했죠?

그리고 화학변화는 원자의 배열이 바뀌는 것이라고 했습니다

원자의 배열이 달라지니 ‘분자’가 달라지게 되고 성질을 결정하는 분자가 달라지니까 다른 성질을 가진 물질이 만들어지는 거라고 했습니다

 

즉 원자가 바뀌는 게 아니라 원자는 그대로 있고 원자의 배열만 달라지는 겁니다.

원자의 종류(원소)도 원자의 개수도 그대로인 상태로 그저 배열만 달라져서 다른 분자를 만드는 겁니다.

 

질량보존법칙 끝났습니다.

 

무슨 말이냐면 만들어지기 전이나 후 질량은 똑같다는 겁니다.

 

각각 원소들마다 '질량'이 당연히 있죠.

 

그리고 그것을 '질량수'라고 하는데 

질량수는 엄청 간단합니다.

양성자와 중성자의 개수가 질량이 되는 겁니다.

 

예를 들어 양성자 4개면 중성자 4개죠? 

그러면 4+4=8

질량수는 8이 되는 겁니다.

 

그리고 전자는 무시하죠 전자는 너무너무너무 질량이 작기 때문에 그냥 무시합니다.

 

마치 우리 몸 중에서 털 한가닥정도라고 해야 할까요?

(분명 그것도 우리 질량이지만 그거 없다고 뭐 크게 차이 나는 건 아니니까)

 

어쨌든 

 

반응전이나 반응후나 결국 원자들의 배열이 바뀐 것뿐입니다.

그래서 더 추가된 원자도 나간 원자도 없어서 

만들기 전이나 만들고 난 후나 원자종류와 개수는 똑같죠.

그래서 질량이 당연히 보존되는 겁니다.

 

예를 들어 산소원자 4개, 수소원자 8개가 합쳐져서 물분자 4개를 만들었다면

2O2 + 4H2 -> 4H2O

 

만들기 전 산소원자 4개 만들고 난 후 산소원자 4개

만들기 전 수소원자 8개 만들고 난 후 산소원자 8개라는 말입니다.

 

아니 너무 당연한 말 아닙니까

 

우리가 라면을 끓입니다.

물이 증발되는 건 계산하지 않는다고 하고

 

만들기 전 라면, 수프, 물의 질량이나

다 만들고 난 라면이나 당연히 질량이 똑같죠.

 

라면 1인분 끓이면 당연히 라면 1인분 질량이 있는 것처럼

산소원자 4개 수소원자 8개 결합하면 똑같이 산소원자는 4개 수소원자는 8개 있어야죠

 

만들기 전이나 만들고 난 후 질량이 똑같다는 말을 질량보존법칙이라고 하는 겁니다.

 

일정성분비법칙은 더더더더욱 당연한 말입니다.

 

어떤 분자를 만드는데 성분비가 있다는 겁니다.

별게 아니고

 

물은 H20죠 

즉 H원자가 2개 O원자가 1개 가 결합해야지만 H2O라는 물이 만들어진다는 겁니다.

즉 H가 2개 O가 1개라는 개수비로 만들어야만 물이 된다. 물은 수소와 산소가 2:1 비율로 결합해야 만들 수 있다.

 

H2O가 아니라 H3O, H4O 가 되면 이건 물이 아니죠.

 

그러니 물이 되려면 반드시 저렇게 저 비율로 결합을 해야 하는 거죠.

 

이게 일정성분비법칙입니다.

 

진짜 너무 쉽죠?

 

질량보존의 법칙 - 만들기 전이나 후나 질량 똑같다.

일정성분비 법칙 - 예를 들어 물이라는 분자를 만들려면 정해진 성분비로 만들어야 한다.

 

끝입니다.