화학 반응이란 무엇입니까?

화학 반응이 무엇인지, 존재하는 유형, 속도 및 기타 특성을 설명합니다. 또한 물리적, 화학적 변화도 있습니다.


화학 반응은 물질의 분자 구성을 변경합니다.

화학 반응이란 무엇입니까?

화학 반응( 화학적 변화 또는 화학 현상 이라고도 함 ) 은 물질 이 변환되는 열역학적 과정 입니다 . 이러한 반응에는 두 가지 이상의 물질 (반응물 또는 반응물)이 포함되며, 이는 과정에서 크게 변화하며 에너지를 소비하거나 방출하여 생성물 이라고 하는 두 가지 이상의 물질을 생성 할 수 있습니다 .

모든 화학 반응은 물질의 구조와 분자 구성을 변경하는 화학적 변형을 일으킵니다( 물질의 형태나 응집 상태 에만 영향을 미치는 물리적 변화 와는 달리 ). 화학적 변화는 일반적 으로 처음에 있었던 것과는 다른 새로운 물질을 생성합니다 .

화학 반응은 인간의 개입 없이 자연에서 자발적으로 발생할 수도 있고 통제된 조건 하의 실험실에서 인간에 의해 생성될 수도 있습니다.

우리가 매일 사용하는 많은 재료는 하나 이상의 화학 반응을 통해 결합된 단순한 물질로부터 산업적으로 얻어집니다.

참조: 화합물

물질의 물리적, 화학적 변화

물질의 물리적 변화는 구성을 변경하지 않고 , 즉 문제의 물질 유형을 변경하지 않고 형태를 변경하는 것입니다.

이러한 변화는 물질의 응집 상태( 고체 , 액체 , 기체 ) 및 기타 물리적 특성( 색 , 밀도 , 자성 등)의 변화와 관련이 있습니다.

물리적 변화는 물질의 형태나 상태를 변경하지만 구성은 변경하지 않기 때문에 일반적으로 되돌릴 수 있습니다. 예를 들어, 물을 끓이면 액체를 기체로 바꿀 수 있지만, 그 결과로 나오는 증기는 여전히 물 분자로 구성되어 있습니다. 물을 얼리면 고체 상태가 되지만 화학적으로는 동일한 물질로 남아 있습니다.

화학적 변화는 물질 원자 의 분포와 결합을 변화 시켜 원자가 다른 방식으로 결합되도록 하여 항상 같은 비율이기는 하지만 초기 원자와 다른 물질을 얻습니다. 왜냐하면 물질은 생성되거나 파괴될 수 없고 변형만 가능하기 때문입니다.

예를 들어, 물(H 2 O)과 칼륨(K) 을 반응시키면 수산화칼륨(KOH)과 수소(H 2 ) 라는 두 가지 새로운 물질이 생성됩니다 . 이는 일반적으로 많은 에너지를 방출하는 반응이므로 매우 위험합니다.

화학 반응의 특성

화학 반응은 일반적으로 되돌릴 수 없는 과정입니다. 즉, 반응물 분자 사이의 화학 결합이 형성되거나 파괴되어 에너지 손실 또는 이득을 발생시키는 과정입니다.

화학 반응에서 물질은 근본적으로 변형되지만, 때때로 이러한 재구성은 육안으로는 볼 수 없습니다. 그럼에도 불구하고 반응물의 비율을 측정할 수 있으며, 이것이 바로 화학양론을 다루는 것입니다.

반면, 화학 반응은 반응물의 성질뿐만 아니라 반응이 일어나는 조건에 따라 특정 생성물을 생성합니다.

화학 반응의 또 다른 중요한 문제는 화학 반응이 발생하는 속도입니다. 산업 , 의학 등에서 화학 반응을 사용하려면 속도를 제어하는 것이 필수적이기 때문입니다. 이런 의미에서 화학 반응 속도를 높이거나 낮추는 방법이 있습니다.

예를 들어 화학 반응 속도를 높이는 물질인 촉매를 사용하는 것입니다. 이러한 물질은 반응에 개입하지 않고 반응 속도만 조절합니다. 동일한 방식으로 사용되지만 반대 효과, 즉 반응 속도를 늦추는 억제제라는 물질도 있습니다.

화학반응은 어떻게 표현되나요?

화학 반응은 화학 반응식 , 즉 참여하는 반응물과 얻은 생성물이 설명되는 공식으로 표시되며, 종종 열, 촉매, 빛 등의 존재와 같은 반응에 특정한 특정 조건을 나타냅니다 .

역사상 최초의 화학 방정식은 1615년 Jean Beguin이 화학 에 관한 최초의 논문 중 하나인 Tyrocinium Chymicum 에서 작성했습니다 . 오늘날 그들은 일반적으로 가르쳐지며 그 덕분에 우리는 주어진 반응에서 무슨 일이 일어나고 있는지 더 쉽게 시각화할 수 있습니다.

화학 방정식을 표현하는 일반적인 방법은 다음과 같습니다.

어디:

  • A와 B는 반응물이다.
  • C와 D는 제품입니다.
  • a , b , c 및 d 는 반응물과 생성물의 각 원소의 양이 동일하도록 조정되어야 하는 화학양론적 계수(반응물과 생성물의 양을 나타내는 숫자)입니다. 이러한 방식으로 질량 보존의 법칙( 질량은 생성되거나 파괴되지 않고 단지 변형될 뿐이라는 법칙)이 충족됩니다.


화학 반응에서 원자는 스스로 재배열되어 새로운 물질을 형성합니다.

화학반응의 종류와 예

화학반응은 반응하는 반응물의 종류에 따라 분류할 수 있다. 이를 바탕으로 무기화학반응과 유기화학반응을 구별할 수 있다 . 하지만 먼저 화학 반응식을 통해 이러한 반응을 나타내는 데 사용되는 몇 가지 기호를 아는 것이 중요합니다.

무기 반응. 여기에는 무기 화합물이 포함되며 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

  • 변형 유형에 따라 다릅니다.
    • 합성 또는 첨가 반응. 두 물질이 결합하여 다른 물질을 생성합니다. 예를 들어:
    • 분해 반응. 물질은 단순한 구성 요소로 분해되거나, 한 물질이 다른 물질과 반응하여 해당 구성 요소를 포함하는 다른 물질로 분해됩니다. 예를 들어:
    • 변위 또는 대체 반응. 화합물이나 요소는 화합물에서 다른 요소를 대신하여 이를 대체하고 자유롭게 유지합니다. 예를 들어:
    • 이중 치환 반응. 두 반응물은 동시에 화합물이나 화학 원소를 교환합니다 . 예를 들어:
  • 교환되는 에너지의 유형과 형태에 따라 다릅니다.
    • 흡열 반응 . 열이 흡수되어 반응이 일어날 수 있습니다. 예를 들어:
    • 발열 반응 . 반응이 일어나면 열이 방출됩니다. 예를 들어:
    • 세포 내 반응. 반응이 일어나기 위해서는 빛이 필요합니다 . 예: 광합성 .
    • 외부 반응. 반응이 일어나면 빛이 발산됩니다. 예를 들어:
    • 내전기 반응. 반응이 일어나기 위해서는 전기에너지가 필요하다 . 예를 들어:
    • 외전기 반응. 반응이 일어날 때 전기 에너지가 방출되거나 생성됩니다. 예를 들어:
  • 반응 속도에 따라 다릅니다.
    • 반응이 느립니다. 주어진 시간에 소비되는 반응물의 양과 생성되는 생성물의 양은 매우 적습니다. 예: 철의 산화. 녹슨 철 물체에서 매일 볼 수 있는 느린 반응입니다. 이 반응이 느리지 않았다면 오늘날 세계에서 아주 오래된 철 구조물은 존재하지 않았을 것입니다.
    • 빠른 반응. 주어진 시간에 소비되는 반응물의 양과 생성되는 생성물의 양이 많습니다. 예를 들어, 나트륨과 물의 반응은 빠르게 일어날 뿐만 아니라 매우 위험한 반응입니다.
  • 관련된 입자의 유형에 따라 다릅니다.
    • 산-염기 반응 . 양성자 (H + ) 가 이동됩니다 . 예를 들어:
    • 산화 환원 반응. 전자가 전송됩니다 . 이러한 유형의 반응에서 우리는 관련된 원소의 산화수를 살펴봐야 합니다. 원소의 산화수가 증가하면 산화되고, 감소하면 환원됩니다. 예를 들어, 이 반응에서 철은 산화되고 코발트는 환원됩니다.
  • 반응 방향에 따라.
    • 가역적 반응. 이는 양방향으로 발생합니다. 즉, 생성물이 다시 반응물로 될 수 있습니다. 예를 들어:
    • 되돌릴 수 없는 반응. 이는 한 방향으로만 발생합니다. 즉, 반응물이 생성물로 변환되고 반대 과정은 발생할 수 없습니다. 예를 들어:

유기 반응. 여기에는 생명의 기초와 관련된 유기 화합물이 포함됩니다. 각 작용기는 다양한 특정 반응을 갖기 때문에 유기 화합물의 유형에 따라 분류됩니다. 예를 들어 알칸, 알켄, 알킨, 알코올 , 케톤, 알데히드, 에테르, 에스테르, 니트릴 등이 있습니다.

유기 화합물 반응의 몇 가지 예는 다음과 같습니다.

  • 알칸의 할로겐화. 알칸의 수소 하나가 해당 할로겐으로 대체됩니다.
  • 알칸의 연소. 알칸은 산소와 반응하여 이산화탄소 와 물을 생성합니다. 이러한 유형의 반응은 많은 양의 에너지를 방출합니다.
  • 알켄의 할로겐화. 이중 결합을 형성하는 탄소에 존재하는 두 개의 수소가 대체됩니다.
  • 알켄의 수소화. 두 개의 수소가 이중 결합에 추가되어 상응하는 알칸이 생성됩니다. 이 반응은 백금, 팔라듐, 니켈과 같은 촉매의 존재 하에서 발생합니다.

화학반응의 중요성


광합성과 호흡은 모두 화학 반응의 예입니다.
화학 반응은 우리가 알고 있는 세계의 존재와 이해에 기본입니다. 자연적 또는 인공적 조건에서 물질이 겪는 변화(종종 귀중한 물질을 생성함)는 이에 대한 한 예일 뿐입니다. 화학 반응의 중요성에 대한 가장 큰 증거는 생명 그 자체입니다.

모든 유형의 생명체 의 존재는 물질의 반응 능력 덕분에 가능합니다. 이로 인해 최초의 세포 형태의 생명체는 대사 경로, 즉 더 유용한 에너지를 생성하는 일련의 화학 반응을 통해 환경과 에너지를 교환할 수 있었습니다. 소비한 것보다

예를 들어 , 일상 생활에서 호흡은 식물 광합성 에도 존재하는 여러 화학 반응으로 구성됩니다 .

화학 반응 속도

화학 반응이 일어나기 위해서는 정해진 시간이 필요하며, 이는 반응물의 성질과 반응이 일어나는 환경에 따라 달라집니다.

화학 반응 속도에 영향을 미치는 요인은 일반적으로 다음과 같습니다.

  • 온도 상승. 고온은 화학 반응 속도를 증가시키는 경향이 있습니다.
  • 압력이 증가했습니다. 압력이 증가하면 일반적으로 화학 반응 속도가 증가합니다. 이는 일반적으로 가스와 같이 압력 변화에 민감한 물질이 반응할 때 발생합니다. 액체와 고체의 경우, 압력 변화는 반응 속도에 큰 변화를 일으키지 않습니다.
  • 반응물이 발견되는 응집 상태입니다. 고체는 일반적으로 액체나 기체보다 더 느리게 반응하지만 속도는 각 물질의 반응성에 따라 달라집니다.
  • 촉매(화학 반응 속도를 높이는 데 사용되는 물질) 사용. 이러한 물질은 반응에 개입하지 않고 반응 속도만 조절합니다. 동일한 방식으로 사용되지만 반대 효과, 즉 반응 속도를 늦추는 억제제라는 물질도 있습니다.
  • 빛나는 에너지(빛). 일부 화학 반응은 빛이 닿으면 가속화됩니다.
  • 반응물의 농도. 대부분의 화학 반응은 반응물의 농도가 높을수록 더 빨리 발생합니다.

계속: 산화환원 반응