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화학 변화의 표시법

우리는 이미 원소 기호·화학식·화학 반응식 등을 사용해서 많은 물질과 화학 변화(화학 반응)를 다루어 왔는데, 여기서는 이들이 무엇을 나타내고 있으며, 이들로부터 무엇을 읽어낼 수 있는지 다시 확인해 보기로 하자.

반응 물질과 생성 물질

겨우 26자밖에 안 되는 알파벳으로 수많은 단어가 이루어져 있듯이 100종류 정도의 원소가 여러 가지로 결합함으로써 200만 종류가 넘는 물질이 구성되고 있는 것이다. 이렇게 많은 수의 물질을 다루는 것이 화학이므로, 각 물질을 기호화하여 가급적 간결하게 표시하지 않으면 감당할 수 없게 된다. 원소에 기호(원소 기호)를 부여하고, 그것을 결합시킨 식(화학식)으로 물질을 나타내는 것도 그 때문이다.

반응 물질과 생성 물질의 표시법

反應物質－生成物質－表示法 A나 B가 화학 반응을 일으켜서 C나 D가 생긴 경우에 A와 B를 반응 물질, C와 D를 생성 물질이라고 한다, 반응 물질이나 생성 물질은 원소기호나 화학식으로 표시된다. 원소 물질인 고체에는 매우 많은 원자가 서로 이어져서 전체를 구성하고 있는 것이 많아서, 일정수의 원자가 결합한 분자라는 것을 생각하기가 어렵다, 이런 경우에는 원소 기호를 그대로 써서 표시한다. 철과 황의 반응에서 철은 Fe, 황은 S로서 원소 기호를 그대로 써서 나타내는 것은 Fe2, Fe3, S2, S3과 같은 분자를 생각할 수 없기 때문이다(Fe+S―→FeS). 분자를 구성하고 있는 홑원소 물질이나 화합물은 분자식으로 표시되는 경우가 많은데, 원소기호·실험식·시성식·구조식 등으로 표시되는 경우도 적지 않다. 산소나 수소는 O2나 H2(분자식)로 표시되는 것이 보통이지만, 산화제나 환원제에서의 발생기의 산소나 수소는 O, H, 또는(O), (H)처럼 원자상태(원소기호) 그대로 나타낸다, 염화나트륨과 같은 이온 결정인 경우에는 분자의 존재를 생각하기가 어려우므로 실험식 NaCl로 나타낸다. 또, 유기 화합물인 경우에는 분자식으로 나타내는 것보다 실험식이나 구조식으로 나타내는 편이 편리한 경우가 많다.

분자식이 나타내는 사항들

分子式－事項 CO2라는 분자식이 나타내고 있는 것은 다음과 같다. (1) 이산화탄소라는 물질 (2) 이산화탄소의 분자 1개 (3) 이산화탄소의 분자를 구성하고 있는 원자의 종류와 수(탄소 원자 1개, 산소 원자 2개) (4) 이산화탄소를 구성하고 있는 원소의 무게 비율(탄소 : 산소= 12 : 32) (5) 이산화탄소의 분자량(44), 이산화탄소의 1몰의 무게(44g) (6) 이산화탄소의 밀도(g /ι) 아보가드로의 법칙을 이용하면 어떤 기체이건 0℃,1기압(같은 온도·압력)하에서 그것의 1몰이 차지하는 부피는 22.4ι(같은 부피)이므로 1몰의 무게를 22.4로 나누면 0℃, 1기압에서의 기체의 밀도를 얻을 수 있다. 44(g)÷22.4(ι)=1.96(g /ι) 따라서 0℃, 1기압하에서의 이산화탄소의 밀도는 1.96g/ι가 된다.

화학 반응식

반응 물질과 생성 물질을 화살표로 연결하면 화학 변화를 나타낼 수가 있다. 반응 물질 ―→ 생성 물질 좌우의 변을 각각 올바른 원소 기호와 화학식으로 나타낸 것이 화학 반응식인데, 화학 변화에서 원자가 없어지거나 생겨나는 일은 없으므로 좌변과 우변의 원자의 종류나 수는 같아야 한다. 그렇기 때문에 각 물질의 화학식 앞에 계수를 붙인다.

계수 결정법

計數決定法 각 화학식의 계수를 a, b……라 하고, 각 원자의 수에 주목하여 등식을 만들어, 그것들을 풀어서 a, b ……를 구한다. 예를 들면 다음 반응에서, aMnO2 + bHCl ―→ cMnCl2 + dCl2 + eH2O Mn의 원자수로부터 a=C…… (1)O의 원자수로부터 2a=e…… (2)H의 원자수로부터 b=2e…… (3)Cl의 원자수로부터 b=2c+2d…… (4) (1), (2), (3), (4)를 하나의 식으로 만들면, b=2 e=4 a=4 c=2(c+d) 이 식에서 a=l, c=l이라고 가정하면, e=2, b=4가 되고, c+d=2, c=1이므로 d=1이 된다. 이와 같이 하여, a=1, b= 4, c= 1, d= 1, e= 2을 얻는다.