화학1 개념정리 7(역동적인 화학 반응 - 산화 환원 반응 / 화학 반응과 열)

Ⅳ. 역동적인 화학 반응

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2. 산화 환원 반응

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01. 산화 환원 반응

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1) 산소와 산화 환원

• 산화 반응: 어떤 물질이 산소와 결합하는 화학 반응.
  • 예시: 로켓의 수소 연료 연소, 메테인 연소, 철의 산화.
  • 우리 몸 속 탄수화물이 산소와 만나 에너지를 만드는 반응도 포함.
• 환원 반응: 어떤 물질이 산소를 잃는 화학 반응.
  • 예시: 광합성 과정에서 이산화 탄소가 산소를 잃고 포도당으로 전환.
  • 철을 얻기 위해 산소를 제거하는 과정에서도 환원 반응이 사용됨.

• 산화 환원 반응: 한 물질이 산소를 잃고 환원되면 다른 물질이 산소를 얻어 산화됨. 두 반응은 항상 동시에 일어남.

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2) 전자와 산화 환원

• 산화 반응: 어떤 물질이 전자를 잃는 반응.
• 환원 반응: 어떤 물질이 전자를 얻는 반응.
• 전자의 이동: 전자를 주는 물질과 받는 물질 사이에서 일어나며, 두 반응은 항상 동시에 일어남.

• 예시: 황산 구리 수용액에 아연판을 넣으면 아연은 전자를 잃고 아연 이온으로 산화되며, 구리 이온은 전자를 얻어 구리로 환원됨.

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3) 산화수와 산화 환원

• 산화수: 전기 음성도가 큰 원자로 공유 전자쌍이 완전히 이동한다고 가정하고, 이때 원자가 갖는 전하의 수.
• 산화수 규칙:
  • 화합물에서 원자들의 산화수 합은 0, 이온인 경우 이온의 전하량과 같음.
  • 1족 원소는 +1, 2족 원소는 +2.
  • F는 -1.
  • H는 대부분 +1, 금속 수소화물에서는 -1.
  • O는 대부분 -2, OF₂에서는 +2, H₂O₂에서는 -1.

• 산화수 변화: 산화수 증가 - 산화, 산화수 감소 - 환원.
• 산화제와 환원제:
  • 산화제: 다른 물질을 산화시키는 물질.
  • 환원제: 다른 물질을 환원시키는 물질.

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4) 산화 환원 반응식

• 양적 관계: 산화 환원 반응식의 계수를 통해 산화된 물질과 환원된 물질의 양적 관계를 알 수 있음.

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3. 화학 반응과 열

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1) 화학 반응에서의 에너지 변화

• 발열 반응: 반응물의 에너지가 생성물보다 높아 에너지 차이만큼 열이 방출됨. 주위 온도가 올라감.
  • 예시: 연소 반응, 금속의 산화 반응, 산과 염기의 중화 반응.

• 흡열 반응: 반응물의 에너지가 생성물보다 낮아 에너지 차이만큼 열이 흡수됨. 주위 온도가 내려감.
  • 예시: 질산 암모늄의 용해 반응, 탄산수소 나트륨의 열분해 반응.

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2) 화학 반응의 활용

• 발열 반응: 난방, 취사, 주머니 난로, 즉석 조리 식품.
• 흡열 반응: 냉각 팩, 음식 보관.