과학 과목을 공부하다 보면, 석회수가 자주 등장하는데, 석회수에 튜브나 호스를 통해 기체를 흘려보내는 내용이라면 굉장히 높은 확률로 이산화탄소(CO2)가 발생하는 반응이라고 생각을 하면 됩니다. 왜냐하면 석회수에 이산화탄소를 공급하면 뿌옇게 흐려지면서 이산화탄소 발생을 검출할 수 있기 때문인데요, 여기에 대해서 자세히 알아보겠습니다.
석회수와 이산화탄소의 반응
석회수는 Limewater, Ca(OH)2의 포화수용액입니다. 이산화탄소는 CO2이지요. 석회수에 이산화탄소가 공급되어 뿌옇게 되는 것을 화학반응식으로 나타내면 아래와 같이 됩니다.
Ca(OH)2(aq) + CO2(g) → CaCO3(s) + H2O(l)
참고로, 화학반응식에서 aq는 aqueous, 즉 수용액을 나타냅니다. 그리고, g는 gas(기체), s는 solid(고체), l은 liquid(액체)입니다.
위의 반응식을 보면, 투명하고 맑은 석회수에 이산화탄소(CO2)를 넣어주면, 반응이 일어나 탄산칼슘(CaCO3) 앙금이 발생하는 것을 알 수 있습니다. 이 것이 맑은 용액이 뿌옇게 흐려지게 되는 원인인데, 석회수를 통해 이산화탄소를 검출할 수 있는 이유입니다. 공부를 하다가 석회수로 기체를 흘려보내는 실험이 있다면 이 실험에서 발생하는 기체로 이산화탄소를 의심해 보면 됩니다.
참고로, 이 반응은 산화-환원 반응이 아닌 산-염기 반응입니다. 산화환원 반응에 대해서 기회가 되면 정리해 보도록 하겠습니다.
뿌옇게 흐려진 석회수에 이산화탄소를 지속 공급한다면
위에서 석회수에 이산화탄소를 공급하면 뿌옇게 흐려지는 것을 반응식으로 살펴보았습니다. 그리고, 이 상태에서 CO2를 과량으로 계속 공급을 하게 되면 뿌옇게 흐려진 용액이 다시 투명하게 변화되는 것을 확인할 수 있는데요, 화학반응식으로 나타내면 아래와 같습니다.
CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) → Ca(HCO3)2(aq)
탄산칼슘이 물, 이산화탄소와 반응하여 탄산수소칼슘을 형성하는데, 이는 물에 녹기 때문에 수용액이 됩니다. 따라서 용액이 다시 맑아지게 되는 것이지요. 참고로, 이 반응 역시 산화-환원 반응이 아닙니다.
석회수와 이산화탄소 반응 관련 추가 내용
1. CO2로 인해 해양산성화가 발생한다는 것은 익히 알려져 있지요. 그런데, 위와 같이 CO2를 반응시켜 탄산칼슘이나 탄산수소칼슘으로 전환할 수 있기 때문에 석회수, 즉 수산화칼슘을 이용하여 아래와 같이 CO2를 제거하거나 저감 하는 연구도 이루어지고 있습니다.
해양이 산성화가 되는 해양산성화 관련 화학 반응식은 아래 포스팅을 참고하시면 됩니다.
https://jcspirit.tistory.com/420
해양 산성화 반응 정리
해양 산성화란 (Ocean Acidification) 해양 산성화란 바닷물, 즉 해수가 산성화 되는 것을 말합니다. 인류는 문명을 발전시키면서 여러 측면에서 많은 활동을 하게 되는데요, 이때 화석 연료의 연소 등
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2. 석회동굴은 수산화칼슘과 이산화탄소가 반응하여 만들어진 탄산칼슘으로 이루어져 있는데, 많은 양의 이산화탄소가 녹아 있는 지하수가 석회동굴을 흐르면 탄산수소칼슘이 생성됩니다. 석회동굴이 물에 녹아드는 것이지요. 그리고, 이 반응의 역반응이 바로 종유석, 석순, 석주가 생기는 반응입니다. (탄산수소칼슘에서 탄산칼슘이 석출 되는 반응) 그리고, 마찬가지로 보일러 관에 관석이 쌓이는 것도 같은 반응입니다.
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