화학반응

화 학 반 응

1. 화학반응의 정의 및 특징

화학반응(chemical reaction)이란 하나 또는 그 이상의 화학성분이 그들의 동일성을 잃고서 화합물의 종류나 원자수가 변하거나, 혹은 이들 원자들의 구조나 배위형상이 변하여 새로운 형태가 되는 것을 말한다.

2. 반응속도

1) 반응속도의 정의

반응속도는 단위 시간당 생성된 생성물의 양 또는 소모된 반응물의 양이다. 반응 속도를 계산할 때 반응혼합물의 전체 양을 다루지는 않으며 단위 부피의 반응혼합물 내의 농도 변화를 다루게 된다. 따라서 시간당 생성물의 몰농도의 증가 또는 반응물의 단위 시간당 몰농도의 감소로 표현한다. 1차 반응은 한 반응물에 대해서는 1차이며 다른 어떤 반응물에 대해서는 영차인 반응이며, 2차 반응은 두 가지 가능성이 있는데, 하나는 반응속도가 두 가지 똑같은 농도의 곱에 비례하는 경우이고, 다른 하나는 두 가지 상이한 농도의 곱에 비례하는 경우이다.

2) 반응 속도를 결정하는 요인

① 반응물질의 성질

㉠ 전자의 이동만 있는 반응이나 이온 사이에 일어나는 반응은 빠르다.
㉡ 원자 사이의 결합이 끊어져서 새로운 결합이 생성되는 반응은 느리다.

② 농도 : 반응 물질의 농도가 증가할수록 단위 부피속의 분자수가 증가하여 충돌 횟수가 많아지므로 반응 속도가 빨라진다.

③ 온도 : 온도가 높아지면 활성화 에너지 이상의 에너지를 가진 분자수가 많아지기 때문에 반응 속도가 빨라진다.

④ 촉매 : 촉매(정촉매)를 사용하면 활성화 에너지가 낮아져서 반응을 일으킬 수 있는 분자의 수가 많아지므로 반응 속도가 빨라진다.

3. 화학반응의 종류

1) 화합반응 : 둘이나 그 이상의 물질이 결합하여 하나의 화합물을 만드는 것이다. 이것은 합성반응 이라고도 한다. 일반적인 경우에 물질 A와 물질 Z가 결합하면 화합물 AZ이 생성된다.

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2) 분해반응 : 하나의 화합물이 둘 또는 그 이상의 물질로 분해되는 것이다. 이 경우 보통 화합물이 열이나 빛에 의해 분해된다. 일반적으로 AZ은 물질 A와 물질 Z로 분해된다.

3) 단일-치환반응 : 하나의 금속 화합물 또는 수용액으로부터 다른 수소와 치환한다. 치환된 물질은 변화를 하지 않으려는 경향이 있다. 즉, 활성적이지 못하다. 일반적으로 금속 A는 BZ에 있는 금속 B와 바뀌어 AZ와 B가 된다.

4) 이중-치환반응 : 두 화합물의 음이온이 서로 바뀌는 이중-치환반응이다. 화합물 AX와 BZ는 서로반응하여 생성물 AZ와 BX를 생성한다.

5) 중화반응 : 산인 HX와 염기인 BOH가 반응하여 이온성 화합물 BX와 HOH를 생성한다. 중화반응을 잘 살펴보면 이것은 이중-치환 반응의 특별한 유형이라는 것을 알게된다. 간단하게, 산과 염기는 각각 음이온을 서로 교환한다. 물을 H2O보다 HOH로 표현한다. HOH식은 중화반응이 자연스럽게 이중치환 반응임을 보여주며 반응식의 균형에도 용이다.