몰(mol)을 기본으로 하는 단원, 화학 반응식과 농도입니다.
이 단원은 반응물과 생성물의 양에 대한 관계를 계산하는 내용입니다.
처음부터 자세하게 설명하면 힘드니까, 일단 가볍게 알아보겠습니다.
몰(mol)
우리 바로 앞에서 배웠던 몰(mol)의 개념을 다시 보겠습니다.
화학에서 몰(mol)이란, 원자나 분자의 수를 묶은 단위로 6.02×10²³개를 1몰(mol)이라고 묶어서 말합니다.
화학 반응식
이제 진짜 화학 반응식에 대해서 알아보겠습니다.
우리 화학 반응이라고 하면, 반응물이 일련의 과정을 통해 생성물이 되는 것을 의미합니다.
식으로 세우면, 화살표를 이용해서 반응물 → 생성물 이렇게 세웁니다.
예를 들면, 여기 수소와 산소가 만나서 물이 된다는 것을 식으로 표현해보겠습니다.
그리고 우리 분자식을 알고 있으니, 분자식으로 씁니다.
H₂ + O₂ → H₂O
이렇게 쓰면 됩니다.
근데 문제가 생겼습니다.
왼쪽 반응물의 원자 수랑 오른쪽 생성물의 원자 수가 다릅니다.
왼쪽에 산소 하나가 남아요.
그럼 오른쪽에 산소를 하나 더 추가해보겠습니다.
H₂ + O₂ → 2H₂O
그랬더니 이번에는 수소 원자 수가 맞지 않습니다.
다시 왼쪽에 수소를 2개 더 추가해보겠습니다.
2H₂ + O₂ → 2H₂O
이제 왼쪽, 오른쪽 반응물과 생성물의 원자 종류와 수가 딱 맞아요.
이렇게 세운 화학 반응식의 계수들로 분자들이 몇 대 몇으로 반응해서 얼마나 나오는지 알 수 있습니다.
이 화학 반응식을 세우는 연습을 많이 하는 것을 추천 드립니다.
앞으로 매우 다양한 화학 반응식들이 등장하는데 처음 보는 화학 반응식이라고 긴장하면 안됩니다.
특히 앞에서 배운 탄소 화합물들의 연소 반응식을 적극적으로 해봅니다.
주의할 점은 제가 화학 반응식의 계수를 왜 맞췄을지 생각해봅니다.
반응물의 총 질량과 생성물의 총 질량이 보존되야 합니다.
질량 보존의 법칙 때문입니다.
그 다음 마지막으로 물질의 옆에 상태를 적어주면 완성입니다.
고체는 Solid를 줄여서 s, 액체는 Liquid를 줄여서 l, 기체는 Gas를 줄여 g, 수용액은 Aqueous solution을 줄여서 aq라고 씁니다.
2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)
그럼 이제 진짜 화학 반응식이 완성 됐습니다.
퍼센트 농도[%]
이제 농도에 대해서 알아보겠습니다.
농도는 퍼센트 농도[%]와 몰 농도[M]가 있습니다.
퍼센트 농도[%] = (용질의 질량(g)/용액의 질량(g))x100
퍼센트 농도를 계산할 때 주의할 것이 2가지 있습니다.
하나는 용질, 용액 둘 다 질량으로 구하는 것이고, 다른 하나는 분모에 용액의 질량을 넣어야 합니다.
가끔 용매의 질량으로 계산하는 실수를 합니다.
몰 농도[M]
몰 농도의 단위는 대문자 M 으로 쓰고 식으로 계산하면, 용질의 양(mol)/용액의 부피(L)입니다.
퍼센트 농도와는 다르게 용액의 부피로 구합니다.
이 농도 파트에서 문제 낼 때 주로 희석하는 실험을 문제로 줍니다.
그럼 퍼센트 농도(%)와 몰 농도(M)를 잘 왔다 갔다 해야 하는데 우리 용질의 질량과 몰(mol)을 바꾸는 것은 화학식량을 알면 할 수 있습니다.
용액의 질량과 부피는 밀도를 알면 잘 바꿀 수 있습니다.
그래서 문제에서 원하는 용질의 질량이나 몰(mol), 용액의 부피나 질량을 잘 치환하면 됩니다.
이제 화학 반응식 문제를 조금 더 어렵게 내보겠습니다.
실험을 2개 이상 하거나 반응 전, 후를 비교합니다.
이런 내용을 양적관계라고 합니다.
반응 전, 중, 후 식으로 세우기
양적관계 문제를 풀어내기 위해 반응 전, 중, 후 식 세우는 법을 알아보겠습니다.
A + B → C + D
전
중
후
A + B 는 C + D 가 되는 화학 반응식이 있다고 합니다.
처음에 존재하는 화합물들의 양을 적어줍니다.
이때 질량이든 몰이든 상관없이 문제에서 준 힌트로 적어줍니다.
만약 기체의 부피를 알려주면 바로 몰(mol)을 알 수 있습니다.
그리고 반응 중에는 몇 대 몇으로 반응하는지 적어주는 겁니다.
마지막으로 반응이 끝난 결과물을 적습니다.
여기서 주의할 점이 있습니다.
당연히 반응물 질량의 총 합과 생성물 질량의 총 합은 같아야 합니다.
바로 질량 보존의 법칙 때문입니다.
그 다음 숫자로 실수하지 않게 잘 맞는지 확인합니다.
이제 양적관계 문제를 풀기 위한 기본적인 준비는 끝났습니다.
화학 반응식이 문제에서 나오면, 반응 전, 반응 중, 반응 후 3단계로 나눠서 식을 적는 연습을 꼭 합니다.
문제에서 주는 상황이 어떤지 파악하기 쉽고, 무엇을 물어보는 것인지 그럼 어떻게 해결해야 하는 것인지 한 눈에 잘 보이기 때문입니다.
화학1 화학 반응식 내용 정리
지금까지 내용을 정리하면,
- 몰(mol)의 개념 정리
- 화학 반응식 만드는 방법과 알아야 할 내용
- 퍼센트 농도와 몰 농도 정의
- 반응 전,중,후 식 세우기