Back to chapter

3.10:

화학 반응식

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Chemical Equations

Languages

Share

화학 반응은 하나 이상의 물질이 다른 물질로 화학적으로 변환하는 과정을 포함합니다. 반응은 일반적으로 화학 방정식을 사용하여 표현되는 데 방정식에서는 화학식을 활용하여 포함되는 원자, 분자 또는 화합물을 표현합니다. 반응을 시작할 때 존재하지만 반응 과정에 소비되는 물질을 반응물이라고 합니다.반응물은 방정식의 왼쪽에 자리합니다. 반응 중에 형성된 물질을 생성물이라고 하며 방정식의 오른쪽에 표시됩니다. 반응물과 생성물을 구분하는 화살표는 반응 방향을 나타냅니다.물질의 다양한 상태는 괄호 안의 약어를 사용하여 서술합니다. 화학 반응에서는 질량보존 법칙이 적용되며 따라서 반응에 참여한 모든 원소들의 총 질량이 보존됩니다. 따라서 각 원소의 누적 원자 수는 반응물과 생성물 모두에서 일치합니다.화학 방정식은 반응에 포함되는 실제 원자의 수를 반영하는 계수를 적용하여 균형을 맞춥니다. 화합물의 조성을 정의하는 숫자 첨자가 아니라 숫자 계수만 변경하여 화학 방정식의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 일반적인 지침을 통해 화학 방정식을 효율적으로 설명하고 조정할 수 있습니다.예를 들어 액체 벤조산이 연소하여 기체 상태의 이산화탄소 및 물이 형성되는 반응을 우선 골격 화학 방정식을 사용하여 표현할 수 있습니다. 먼저 화합물 내의 원자 수를 맞추고 그 다음에 단일 원소의 원자수를 조정함으로써 원자의 균형을 맞춥니다. 이산화탄소와 물의 화학식에 앞서 계수 7과 3을 포함하여 탄소 원자와 수소 원자의 균형을 이룹니다.15×2의 분할 계수를 통해 산소 원자를 조절합니다. 분할 계수는 기본 방정식에 분모값을 곱하여 정수로 변환됩니다. 각 원소의 원자의 수의 합은 균형 방정식의 양쪽에서 동일합니다.이온 화합물을 포함하는 반응을 나타내는 화학 방정식에서 양이온의 균형을 먼저 맞추고 그 다음 음이온의 균형을 맞춥니다. 다원자 이온은 항상 하나의 유닛으로 균형이 보장됩니다. 예를 들어 수성 황산 알루미늄은 수성 수산화칼슘과 반응하여 고체 상태의 수산화알루미늄과 황산칼슘을 생성합니다.골격 방정식을 사용하여 알루미늄과 칼슘의 양이온의 균형을 맞추고 다음 다원자 수산화물과 황산염 이온의 음이온의 균형을 고려합니다. 마지막으로 계수를 조정하여 전체 균형 방정식을 얻습니다.

3.10:

화학 반응식

화학 방정식은 화학 반응에 관여하는 물질의 정체성과 상대적 양을 나타냅니다. 반응을 받는 물질은 반응제라고 하며, 그들의 수식은 방정식의 왼쪽에 놓입니다. 반응에 의해 생성 된 물질은 제품이라고하며, 그들의 수식은 방정식의 오른쪽에 배치됩니다. 플러스 징후(+) 별도의 개별 반응제 및 제품 수식, 화살표(→)는 방정식의 반응제 및 제품(왼쪽 및 오른쪽) 측면을 분리합니다. 반응제 및 제품 종의 상대적 숫자는 각 수식의 왼쪽에 바로 배치된 수치 계수로 표시됩니다. 계수는 1개이며 일반적으로 표시되지 않습니다. 가능한 가장 작은 전체 수 계수는 일반적으로 화학 방정식에 사용되며 비율로 해석됩니다. 예를 들어, 메탄과 산소는 1:2:1:2 비율로 이산화탄소와 물을 산출하는 데 반응합니다.

Eq1

비율은 메탄, 산소, 이산화탄소 및 물의 가장 작은 가능한 계수가 각각 1, 2, 1 및 2임을 나타냅니다. 계수는 임의의 양(number) 단위와 관련하여 해석될 수 있으므로 이 방정식은 다음과 같은 여러 가지 방법으로 올바르게 읽을 수 있습니다.

i. 1개의 메탄 분자와 2개의 산소 분자는 1개의 이산화탄소 분자 및 2개의 물 분자를 산출하기 위하여 반응합니다.

ii. 메탄 분자 의 한 두더지와 산소 분자의 2 두더지 는 이산화탄소 분자의 1 두더지 와 물 분자의 2 두더지 산출에 반응합니다.

화학 방정식에서 반응제 및 제품의 물리적 상태는 매우 자주 수식다음 괄호 약어로 표시됩니다. 표준 약어는 고체용‘s’,액체용‘l’,가스용‘g’,물에 용해된 물질에 대한‘aq’등이 있습니다.

방정식 균형

균형 잡힌 방정식에서 반응에 관여하는 각 요소에 대한 원자의 수는 반응및 제품 측면에서 동일하므로 물질 보존법을 만족시게 합니다. 화살표의 양쪽에 원자 수를 추가하고 이러한 합계를 비교하여 동일한 지 확인하려면 균형 잡힌 방정식을 확인할 수 있습니다. 지정된 요소에 대한 원자 수는 수식에 있는 요소의 하위 스크립트에 의해 해당 요소를 포함하는 수식의 계수를 곱하여 계산됩니다. 요소가 방정식의 지정된 측면에 두 개 이상의 수식에 나타나면 각 요소에 표시되는 원자 수를 계산한 다음 함께 추가해야 합니다.

방정식의 균형을 맞추기 위해 필요에 따라 방정식계수가 변경될 수 있습니다. 화학 방정식의 균형을 맞추는 과정에서 정수 대신 분획을 중간 계수로 사용하는 것이 편리합니다. 밸런스가 달성되면 모든 방정식계수가 전체 숫자를 곱하여 분수 계수를 원자 균형을 화나게하지 않고 정수로 변환할 수 있습니다.

예를 들어, 산소가 분수물과 이산화탄소를 산출하는 에탄(C2H6)의반응은 다음과 같은 불균형 방정식으로 나타낼 수 있다.

Eq2

불균형 방정식에는 다음이 포함됩니다.

원자 반응자 제품 균형?
C 2 1 아니요
H 6 2 아니요
O 2 3 아니요

탄소 원자와 수소 원자의 수의 균형을 맞추기 위해, 계수 2에 의해CO2를 곱하고 계수 3에 의해 H2O를 곱한다. 이렇게 하면 제품의 총 산소 원자 수가 7개로 변경됩니다. 산소 원자의 수의 균형을 맞추기 위해 분수 계수 7/2에 의해 산소를 곱합니다. 반응제 및 제품의 계수를 변경하여 탄소, 수소 및 산소 원자의 초기 균형은 잠정적으로 균형 잡힌 방정식을 제공합니다.

Eq3

정수 전용 계수를 가진 기존의 균형 방정식은 각 계수를 2로 곱하여 방정식을 생성합니다.

Eq4

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 4.1: 작성 및 조정 화학 방정식에서 적용됩니다.