2-2. 물질의 변화를 어떻게 표현할까?

인터넷이 안될 때

세상에서 가장 아름다운 영국의 감동 실화(6분 29초)

• 물리적 변화와 화학적 변화를 설명할 수 있다.

• 물질의 변화를 화학 반응식으로 나타낼 수 있다.

물리적 변화(physical change)

어떤 물질이 상태나 형태만 바뀌지만 물질 자체는 변하지 않는 것

예 : 얼음을 녹이면 물이 되며 물을 끓이면 수증기가 된다.

그림 I-26 물리적 변화의 예

화학적 변화(chemical change)

어떤 물질이 상태나 형태와는 상관없이 물질 자체에 변화가 있는 것.

철이 녹쓸어 산화철

그림 I-27 화학적 변화의 예

• 물리적 변화

예 - 상태 변화(승화, 응고, 액화, 기화, 융해), 용해, 열팽창, 확산

• 화학적 변화

예 - 산염기 반응, 연소 반응, 산화·환원 반응, 열분해 반응, 전기분해 반응

8. 다음을 물리적 변화와 화학적 변화로 구분하여 보자

1) 기름이 탄다.

2) 고기가 썩는다.

3) 설탕이 물에 녹는다

화학반응(chemical reaction)

화학적 변화는 어떤 물질이 하나 또는 그 이상의 완전히 서로 다른 물질로 바뀌는 것

화학 반응식

화학반응에서 반응물과 생성물의 관계를 화학식을 사용한 간단한 기호법으로 나타낸 식
반응물은 왼편에, 생성물은 오른편에 쓰고 화살표(→)로 연결하는데, 화살표는‘반응하여 생성한다’ 라는 말을 줄인 기호
반응물이나 생성물이 두 가지 이상인 경우는 ＋로 연결
반응 전후에 원자수가 같도록 반응식의 계수를 맞춤

2H₂ ＋ O₂ → 2H₂O
반응물과 생성물의 상을 나타낼 필요가 있을 때는 화학식에 (s), (ℓ), (g), (aq) 등의 기호를 표시

Zn(s) ＋ 2HCl(aq) → ZnCl₂(aq) ＋ H₂(g)

• aq: 수용액(aqueous) 상태 , ℓ: 액체(liquid) 상태,

• g: 기체(gas) 상태  s: 고체(solid) 상태

• 이온 반응식에서 aq는 수용액 속에서 물질이 이온 상태로 존재함을 의미하고, s는 앙금 이 되어물에 녹지 않고 가라앉음을 의미한다.

화학 반응식의 계수와 아래 첨자

• 화학식 앞의 계수 : 해당 화합물의 개수

예) 2H - 수소 원자 2개, 3H2 - 수소 분자 3개

• 아래 첨자 : 화합물을 구성하는 원자의 개수

예) H₂O - 수소 원자 2개, 산소 원자 1개, Fe₂O₃ - 철 원자 2개, 산소 원자 3개

열화학 반응식

화학반응에서 출입하는 열에너지를 화학 반응식과 함께 나타낸 식
보통 출입하는 에너지를 표시하는 방법으로 반응열(Q) 또는 반응 엔 탈피(ΔH)를 사용하므로 열화학 반응식은 2가지 방식으로 나타낼 수 있다.

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(ℓ) + 89kJ

₄

₂

C(s) + H₂O(g) → H₂(g) + CO(g) - 131kJ

₂

• 엔탈피[enthalpy, H]

어떤 물질이 일정한 압력하에서 생성되는 동안, 그 물질 속에 축적된 열함량을 그 물질의 열함량 또는 엔탈피라 한다.

• 반응 엔탈피(ΔH)

화학반응이 일어나는 반응계에서의 엔탈피 변화

발열반응 :  H < 0 , 흡열반응 :  H > 0

• 반응열(Q)

화학반응이 일어나는 반응계 주변에서의 에너지(E) 변화

발열반응 : Q > 0, 흡열반응 : Q < 0

9. 다음 반응을 화학 반응식으로 나타내어 보시오.(단, 상태를 표시할 것)

1) 에틴(C₂H₂)의 연소 반응

2) 염산(HCl)과 수산화나트륨(NaOH) 수용액이 중화되는 반응

3) 1mol의 에탄올(C₂H₅OH)이 완전 연소할 때 이산화 탄소(CO₂)와 물(H₂O)이 생 성되면서 1371kJ의 열이 발생하는 반응

질량불변의 법칙에 따라 반응물의 총 질량과 생성물의 총 질량은 같다.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

반응물 : 메탄, 산소
생성물 : 이산화탄소, 물
1몰(CH₄) + 2몰(O₂) → 1몰(CO₂) + 2몰(H₂O)
16.0g(CH₄)+2×32.0g(O₂)→44.0g(CO₂)+2×18.0g(H₂O)

미정 계수법

복잡한 화학 반응식을 완성할 때는 다음과 같은 방법의 미정 계수법을 이용

반응 물질과 생성 물질, ‘+’와 ‘-’를 이용하여 반응식을 나타낸다.	C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O
a, b, c, d 등을 이용하여 계수를 나타낸다.	aC₃H₈ + bO₂ → cCO₂ + dH₂O
반응 물질과 생성 물질의 C, H, O의 원자 수가 같아지도록 관 계식을 세운다.	C의 원자수 : 3a = c H의 원자수 : 8a = 2d O의 원자수 : 2b = 2c + d a=1로 놓고 풀면, 계수 c는 3. d는 4. b는 5
계수를 정수로 만들고, 물질의 상태를 표시한다.	C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O