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2.8: 화학 반응
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Biology

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Chemical Reactions
 
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2.8: Chemical Reactions

2.8: 화학 반응

Overview

A chemical reaction is a process by which the bonds in the atoms of substances are rearranged to generate new substances. Matter cannot be created or destroyed in a chemical reaction—the same type and number of atoms that make up the reactants are still present in the products. Merely the rearrangement of chemical bonds produces new compounds.

Chemical Reactions Rearrange Atoms into New Substances

A chemical reaction takes starting materials—the reactants—and changes them into different substances—the products. The identities of the elements are the same on both sides of the equation, but they are arranged in different substances after the reaction takes place. In chemical reactions, the bonds between the atoms are broken and reformed which means that the shared electrons among the atoms are rearranged. Reactions can be spontaneous, or they might only occur in the presence of an energy source—such as heat or light. Additionally, macromolecules can act as enzymes—catalysts that greatly speed up chemical reactions. Most biological reactions would take far too long to complete without enzymes.

Chemical Reactions Can be Permanent or Reversible

Some types of reactions will proceed irreversibly until all of the reactants are used up, while others are reversible, with the products able to be converted back into the reactants if conditions change. Certain types of chemical reactions, such as combustion reactions or precipitation reactions that form a solid product from two dissolved substances, typically only proceed in one direction. An example of an irreversible reaction is the combustion of hydrocarbon fuel in the presence of atmospheric oxygen, which produces heat and light energy, carbon dioxide gas, and water. Other reactions occur in either direction until the reactants and products are at equilibrium—the point at which there is no net change in reactants or products.

The Law of Conservation of Matter and Balanced Chemical Equations

In a chemical reaction, matter cannot be created or destroyed, a principle known as the Law of Conservation of Matter. However, the products that are formed often contain different ratios of atoms than the reactants. A balanced chemical equation accounts for all of the atoms on both sides of the equation by adding coefficients to the products and reactants until the total number of each type of atom is equal on both sides of the equation. A coefficient applies to all the atoms in a compound, much like a mathematical coefficient applies to all of the variables contained in a parenthetical statement. For example, the reaction that generates water from hydrogen and oxygen gases is:

H2 + O2 → H2O

In this unbalanced equation, there are two hydrogen atoms on each side, but there are unequal numbers of oxygen atoms. To balance the equation, coefficients are added so that there are equal numbers of hydrogen and oxygen atoms on both sides:

2H2 + O2 → 2H2O

In the balanced equation, there are a total of four hydrogen atoms and two oxygen atoms on each side of the equation.

Chemical Reactions Power Cells

Two important processes that power much of all life on Earth are photosynthesis, which converts sunlight into the six-carbon sugar glucose, and cellular respiration, which converts glucose into usable energy. Both these essential reactions are, at their core, a pair of complementary chemical reactions. Photosynthetic organisms use the energy from sunlight to convert carbon dioxide and water into sugar and molecular oxygen. Cellular respiration is then used by all aerobic organisms to break down that sugar—whether they made it or consumed it—in the presence of oxygen to produce energy for all of their basic needs.

개요

화학 반응은 물질의 원자에 있는 결합이 새로운 물질을 생성하기 위하여 재배열되는 프로세스입니다. 물질은 화학 반응에서 생성되거나 파괴 될 수 없습니다 - 반응제를 구성하는 동일한 유형과 원자의 수는 여전히 제품에 존재한다. 화학 채권의 재배열은 새로운 화합물을 생산합니다.

화학 반응 은 새로운 물질로 원자를 재배열

화학 반응은 시작 재료인 반응물질을 가져와 서 다른 물질인 제품으로 바꿉을 시합니다. 요소의 ID는 방정식의 양쪽에 동일하지만 반응이 일어난 후 다른 물질로 배열됩니다. 화학 반응에서 원자 간의 결합이 깨지고 개혁되어 원자 들 간의 공유 전자가 재배열된다는 것을 의미합니다. 반응은 자발적일 수 있으며 열이나 빛과 같은 에너지원이 있는 경우에만 발생할 수 있습니다. 또한, 거대 분자는 효소로 작용할 수 있습니다 - 화학 반응을 크게 가속화하는 촉매. 대부분의 생물학적 반응은 효소없이 완료하는 데 너무 오래 걸릴 것입니다.

화학 반응은 영구적이거나 되돌릴 수 있습니다.

반응의 일부 유형은 모든 반응제가 사용될 때까지 돌이킬 수 없는 진행되며, 다른 반응은 되돌릴 수 있으며, 조건이 변경되면 다시 반응제로 변환할 수 있습니다. 연소 반응이나 강수 반응과 같은 특정 유형의 화학 반응은 두 개의 용존 물질로부터 고체 제품을 형성하는, 일반적으로 한 방향으로만 진행됩니다. 돌이킬 수 없는 반응의 예는 열과 광 에너지, 이산화탄소 가스 및 물을 생산하는 대기 산소가 있는 탄화수소 연료의 연소입니다. 다른 반응은 반응제와 제품이 평형에 있을 때까지 어느 방향으로든 발생하며, 이는 반응제 나 제품에 순변화가 없는 지점입니다.

물질 보존법과 균형 잡힌 화학 방정식의 법칙

화학 반응에서 물질은 물질 보존법으로 알려진 원칙인 생성되거나 파괴될 수 없습니다. 그러나, 형성되는 제품은 종종 반응제와 원자의 상이한 비율을 포함합니다. 균형 잡힌 화학 방정식은 각 원자 유형의 총 수가 방정식의 양쪽에 같을 때까지 제품 및 반응에 계수를 추가하여 방정식의 양쪽에 있는 모든 원자를 차지합니다. 계수는 수학적 계수가 괄호 문에 포함된 모든 변수에 적용되는 것처럼 화합물의 모든 원자에 적용됩니다. 예를 들어, 수소 및 산소 가스에서 물을 생성하는 반응은 다음과 같은 것입니다.

H2 + O2 → H2O

이 불균형 방정식에는 양쪽에 두 개의 수소 원자가 있지만 산소 원자의 수는 같지 않습니다. 방정식의 균형을 맞추기 위해 계수는 양면에 동일한 수의 수소 와 산소 원자가 있도록 추가됩니다.

2H 2 + O2 → 2H2O

균형 잡힌 방정식에서는 방정식의 각 측면에 총 4개의 수소 원자와 2개의 산소 원자가 있습니다.

화학 반응 전력 세포

지구상의 모든 생명체의 대부분을 전력을 공급하는 두 가지 중요한 과정은 광합성으로햇빛을 6탄소 설탕 포도당으로 변환하고 포도당을 사용 가능한 에너지로 변환하는 세포 호흡입니다. 이 두 가지 필수 반응은 모두, 그들의 핵심에, 보완적인 화학 반응의 쌍. 광합성 유기체는 햇빛으로부터 에너지를 사용하여 이산화탄소와 물을 설탕과 분자 산소로 변환합니다. 세포 호흡은 그 설탕을 분해하기 위하여 모든 호기성 유기체에 의해 그 때 이용됩니다 - 그(것)들을 만들든 그것을 소모하든 - 그들의 기본적인 필요전부를 위한 에너지를 생산하기 위하여 산소의 존재에서.

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