물이 증발하면 수증기가 되고, 물이 얼면 얼음이 된다. 또, 빵 반죽을 오븐에 넣고 구우면 폭신한 빵이 되고, 초록빛을 띠던 사과가 햇빛을 받아 익으면 점차 빨갛게 변한다. 이러한 물질의 변화가 일어날 때 물질의 모양이나 성질은 어떻게 될까?
물리 변화와 화학 변화
유리가 깨져서 조각이 나면 모양은 변하지만, 유리의 성질은 변하지 않는다. 또, 설탕을 물에 녹이면 단맛이 나고, 설탕물을 가열하여 물을 증발시키면 설탕이 그대로 남는다. 이처럼 물질의 성질은 변하지 않으면서 모양이나 상태가 변하는 물질의 변 화를 물리 변화라고 한다. 철이 녹슬면 색이 붉게 변하고 쉽게 부서지며, 나무가 타면 빛과 열을 내면서 재로 변한다. 이처럼 처음 물질과는 성질이 전혀 다른 새로운 물질로 변하는 것을 화학 변화 라고 한다. 마그네슘이 연소하면 산소와 결합하여 새로운 물질이 되므로 원래의 마그네슘과는 성질이 다르다. 양초에 불을 붙이면 빛과 열을 내면서 탄다. 이때 양초는 이산화 탄소, 수증기 등 다른 물질로 변한다. 양초의 연소처럼 물질이 화학 변화를 하여 다른 물질로 변하는 것을 화학 반응이라고 한다.
물리 변화와 화학 변화의 차이
은백색의 마그네슘이 연소하면 흰색의 산화 마그네슘이 되고, 도시가스의 주성분인 메테인이 연소하면 이산화 탄소와 수증기가 생성된다. 이처럼 화학 반응이 일어나면 새로운 물질이 생성되므로 물질의 색이나 굳기 등이 달라진다. 또한, 빛이나열이 발생하기도 하고, 기체나 앙금이 생성되는 등 다양한 변화가 일어난다. 메테인이 연소하면 메테인을 이루는 탄소와 수소는 각각 공기 중의 산소와 결합하여 이산화 탄소와 수증기로 변한다. 이처럼 화학 반응이 일어나면 물질을 이루는 원자의 종류와 개수는 변하지 않지만, 원자의 배열이 달라지면서 물질의 종류가 달 라진다.
화학 반응식의 표현
물이 수소와 산소로 분해되는 반응은 입자 모형로 간단하게 나타낼 수 있다. 이처럼 화학 반응을 입자 모형으로 나타내면 쉽게 이해할 수 있지만, 매번 모형을 사용하여 나타내는 것은 번거롭다. 화학 반응을 좀 더 간단하게 나타내는 방법을 화학 반응식이라고 한다. 화학식을 사용하여 화학 반응을 나타낸 것을 화학 반응식이라고 하는 데, 화학 반응식에서 화살표의 왼쪽은 반응물을, 화살표의 오른쪽은 생성물을 나타낸다. 화학식 앞에 쓰는 숫자인 계수는 그 물질의 입자 수를 의미한다.
화학 반응식에은 여러 가지 정보가 포함되어 있다. 화학 반응식에서 화살표의 왼쪽은 반응물, 화살표의 오른쪽은 생성물이다. 따라서 화학 반응식을 보면 반응에 참여하는 물질이 무엇인지 알 수 있다. 또한 각 물질의 화학식과 계수로부터 원자의 종류와 개수를 알 수 있다. 이를 통해 반응 전후에 원자의 종류와 개수가 변하지 않음을 알 수 있다. 마지막으로 계수는 그 물질의 입자 수를 나타내므로 계수비는 입자 수의 비이다. 이를 통해 물질이 반응하는 양이나 생성되는 양을 알 수 있다.
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