물질 간의 케미는 새로워 짜릿해
[일상 속] 화학반응
케미라는 말은 화학반응이다. 사람 간의 케미는 호흡이 잘 맞는 것을 의미하는데 물질 간의 케미는 어떤 것을 의미할까?
초등학교 ver.
당장 신석기시대에 있다고 가정해본다면 불을 어떻게 피울 것인가? 불을 피우기 위해서는 땔감이 필요할 것이고 부싯돌을 치거나 나뭇가지를 마찰시켜서 불씨를 만들 것이다. 불씨를 땔감으로 옮겨주면 땔감을 태우면서 활활 타오를 것이다.
이렇게 물질이 열과 빛을 내며 태우는 것을 '연소 반응'이라고 한다. 연소 반응이 일어나기 위해서는 탈 물질과 산소가 필요하다. 또한 발화점 이상의 온도가 되면 불을 직접 붙이지 않더라도 타오른다.
반대로 불을 끄는 것은 '소화 반응'이라고 한다. 연소 반응의 필요조건을 반대로 하면 소화 반응이 이루어진다. 산소를 차단하거나 탈 물질을 없애거나 발화점 미만의 온도로 낮춰야 한다.
그리고 꼭 소화 후에 남은 자리에는 없었던 물과 이산화탄소가 생긴다.
중학교 ver.
물질은 변화한다. 우리 주변의 물질은 변화하고 있다. 예전의 물건을 보고 세월의 흔적을 알 수 있는 이유는 물질은 변하기 때문이다.
물질의 변화는 두 가지로 나뉜다: 물리 변화, 화학 변화
물리 변화는 물리적으로 변화한 것이고 화학 변화는 화학적으로 변한 것이다.
- 얼음이 녹았다, 아이스크림이 녹았다
- 컵이 깨졌다
- 종이를 찢었다
- 물감이 말랐다
이는 모두 물질의 모양이나 상태만 변하고 성질은 그대로므로 물리 변화다
- 사과가 빨갛게 익었다
- 단풍잎이 붉게 변했다
- 철이 녹슬다
- 양초에 불이 붙다
이는 모두 새로운 물질이 만들어져 물질의 성질이 변화한 것으로 화학 변화다
사과와 단풍잎의 경우 본래 없었던 붉은색이 생겼고 철에는 녹이 생겼고 양초는 연소하면서 이산화탄소와 물을 만들었다.
이렇듯 '변화 후 새로운 물질이 생겼느냐'에 따라 물리 변화인지 화학 변화인지 나눈다.
왜 화학 변화는 없던 물질을 새롭게 만들어내는 것일까?
물질의 성질을 갖고 있는 최소 단위는 분자다. 대개 입자의 최소 단위를 원자라고 알 텐데 원자는 물질의 성질을 띠고 있지 않다. 분자 수준에서만 물질의 성질이 담겨있다. 즉, 분자가 깨지면 물질의 성질이 없어지는 것이다.
물리 변화 시에는 분자의 배열만 달라진다. 분자는 그대로 유지된 채 자리 배열만 달라지는 것이다.
반면 화학 변화 시에는 분자가 깨진다. 분자를 이루고 있던 원자들이 다시 헤쳐 모여서 다른 분자를 만든다. 그렇기 때문에 화학 변화 시에는 새로운 물질이 만들어지면서 물질의 성질이 달라지는 것이다.
교과서 ver.
물리 변화와는 다르게 화학 변화를 통해 새로운 물질을 만들어낼 수 있기 때문에 의미가 있다. 이를 보다 효과적으로 기록하기 위해 수학 공식을 쓰듯 화학반응식을 쓴다.
화학반응식은 몇 가지 규칙 하에 전 세계 공용으로 쓰인다.
(반응 물질) + (반응 물질) -> (생성 물질) + (생성 물질) : 이러한 포맷을 가진다.
연소 반응을 예로 들어보자.
일반적으로 천연가스인 메테인을 연료로써 많이 쓴다. 또한 연소 반응 시에 반드시 산소가 필요하다.
메테인이 산소와 만나 연소하면 이산화탄소와 물을 만들어낸다. 이러한 메테인의 연소 반응을 화학반응식으로 표현해보자면,
메테인+산소 → 이산화탄소 + 물 : 이렇게 표현할 수 있고 화학식을 이용하면 아래와 같다
하지만 여기서 끝내서는 안 된다. 각 화학식 앞의 계수가 맞아야 한다. 화학 변화는 분자를 이루고 있던 원자의 배열이 달라진 것이다. 즉 원자의 종류나 수는 그대로 유지된 채 다른 분자를 만든 것이다. 이를 표현하기 위해서 화살표를 기준으로 왼쪽, 오른쪽에 있는 원자의 종류와 개수가 같아야 한다.
이를 다 고려하면 아래와 같다.
