1-1-2.원자에 관한 법칙
1. 질량 보존의 법칙/2. 일정 성분비의 법칙
돌턴이 원자설이라는 것을 발표하게 되기까지는
질량 보존의 법칙, 일정 성분비의 법칙 따위가 앞서서 발견됩니다.
오늘 공부는 이런 법칙들이 무엇이고,
어떻게 적용되는지를 살피는 것입니다.
1. 질량 보존의 법칙
반응 전후에 반응물의 총질량과 생성물의 총질량은 서로 같다.
[예] 수소 2 g과 산소 16 g이 반응하면 물 18 g이 생깁니다.
왜냐하면 2 + 16 = 18이니까.
화합물을 이루는 성분 원소들 사이에는 질량비가 일정하다.
[예] 물 속의 수소와 산소의 질량비는 반응 조건에 관계 없이 늘 1 : 8이 성립한다.
2H2 + O2 ---> 2H2O의 반응식에서 수소 2 g과 산소 18 g을 반응시키면
산소는 16 g만 반응하여 물 18 g이 생기고 산소 2 g이 남고,
수소 5 g과 산소 16 g을 반응시켜도 수소 5 g 중 산소 16 g과 반응할 수 있는
수소는 2 g이므로 생기는 물은 18 g입니다.
이것은 (수소 1 g : 산소 8 g = 수소 2 g : 산소 16 g)의 비율이 항상 성립하기 때문이죠.
돌턴의 원자설 중 수정해야 할 내용
* 핵분열 반응을 발견함에 따라 원자도 쪼갤 수 있다는 것을 알게 되었고,
동위 원소를 발견함으로써 같은 원소의 원자라도
질량이 다른 원자가 존재할 수 있으므로
1, 2의 내용은 고쳐야 하게 되었습니다.
* 동위(同位) 원소
동위 원소라는 게 글자 뜻 그대로 본다면
주기율표 상의 위치(位)가 같은(同) 원소라는 것이니,
원자 번호(양성자 수)는 같으나- 즉, 같은 종류 원소이나-
질량수(양성자 수 + 중성자 수)가 다른 원소 관계를 말합니다.
따라서 동위 원소 사이에는 화학적 성질(반응성)은 같으나
물리적 성질인 질량(쉽게 말하면 무게)가 다릅니다.
예를 들면 자연계에는 질량수가 35, 37인 염소가 3 : 1 비율로 일정하게 존재합니다.
두 가지 원소로 여러 화합물이 만들어질 수 있을 때,
한 원소 일정량에 대한 상대 원소의 질량비가
간단한 정수비로 성립하는 법칙입니다.
[예] 탄소와 산소가 반응하면 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO2)가 생길 수 있는데,
이 때 탄소 12 g에 대해 일산화탄소는 산소 16 g이 반응하고,
이산화탄소는 산소 32 g이 반응하므로
두 화합물에서 탄소 일정량에 대한 산소의 질량비는 1 : 2가 성립합니다.
* 배수 비례의 법칙 계산하는 법 : (상대 원소의 질량)/(기준 원소의 질량),
위의 예에서 탄소를 기준으로 계산하면 (16/12) : (32/12) = 1 : 2,
화학식 CO, CO2와도 일치합니다.
아후, 지루하죠? 하지만 기왕 공부하러 왔으니 몇 가지는 알고 넘어가야죠.
이 부분에서 출제가 된다면 가장 문제를 만들기 좋은 게
배수 비례의 법칙이니 꼭 기억하세요!!!