가역 반응과 비가역 반응 (Reversible reaction and Irreversible reaction)
정반응(forward reaction)은 반응물이 생성물로 되는 반응, 역반응(reverse reaction)은 반대로 생성물이 반응물로 되돌아오는 반응을 의미합니다. 일반적으로 화학반응식에서 정반응은 왼쪽에서 오른쪽으로 진행되고, 역반응은 왼쪽으로 진행되죠. 여기서 가역 반응(reversible reaction)과 비가역 반응의 개념까지 알아야 하는데요, 가역반응은 정반응과 역반응이 모두 일어날 수 있는 반응을 말하고, 비가역 반응이란 정반응만 일어나거나 역반응이 거의 일어나지 않아서 정반응이 상대적으로 훨씬 우세한 반응을 말합니다.
비가역 반응의 예
1. 연료의 연소 반응
아래의 메테인(CH4, methane)의 연소와 같은 화석 연료의 연소 반응은 정반응만 일어나는 비가역 반응입니다. 간단하게 이야기하자면, 어떤 물질이 불에 타고 난 다음에 다시 되돌릴 수가 없다는 것을 떠올리면 됩니다.
CH4(g) + 2H2(g) → CO2(g) + H2O(l)
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2. 금속과 산의 반응
금속(metal)과 산(acid)이 만나 반응하고, 수소 기체가 발생하는 반응은 대표적인 산의 성질 중 하나로, 정반응만 진행되는 비가역 반응입니다. 대부분의 금속이 수소보다 이온화 경향이 크기 때문에 전자를 잃으면서 산화되는 반응이죠.
2HCl(aq) + Mg(s) → MgCl2(aq) + H2(g)
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3. 중화반응 (산염기 반응)
아래 염산(HCl)과 수산화나트륨(NaOH)이 반응하는 화학반응식과 같이 산(acid)과 염기(base)가 만나 물과 염(salt)을 생성하는 중화반응은 정반응이 역반응에 비해서 훨씬 우세하기 때문에 역반응이 거의 일어나지 않는 것처럼 보이는 비가역 반응입니다.
HCl(aq) + NaOH(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)
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4. 앙금 생성 반응
앙금(sediment)이 생성되는 반응 역시 정반응이 역반응보다 훨씬 우세하게 진행되는 비가역 반응입니다. 앙금이 다시 용해되고 해리가 되어서 이온화가 되는 것은 일어나기가 어렵다는 것을 기억하면 됩니다. 염화나트륨(NaCl) 수용액에 질산은(AgNO3) 수용액을 넣으면 염화은(AgCl)이 생성되는 것을 예로 들 수가 있겠죠. 이온화 경향에 따른 전자 이동을 이해하고 있으면 됩니다.
NaCl(aq) + AgNO3(aq) → NaNO3(aq) + AgCl(s)
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비가역 반응의 대표적인 사례 4가지를 정리해 보았습니다. 비가역 반응이란 정반응만 일어나거나 정반응이 역반응보다 훨씬 우세하여 역반응이 거의 일어나지 않는 것처럼 보이는 반응이라는 것을 기억하면 되겠고, 연소와 같이 거꾸로 되돌릴 수가 없는 반응, 용해와 해리, 이온화가 거의 일어나기 어려운 앙금이나 염을 생성하는 반응, 그리고 이온화 경향에 따른 전자의 이동을 함께 이해하면 좋겠습니다.
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