발열 반응 (Exothermic reaction)
물질이 가지고 있는 에너지의 차이에 따라 화학반응이 일어날 때 열을 방출하거나 열을 흡수하는 열의 출입이 발생하게 됩니다. 그리고, 이 중 발열 반응은 화학반응이 진행될 때 주위로 열이 방출되는 반응을 뜻하는데요, 반응물의 에너지를 합하면 생성물의 에너지보다 크기 때문입니다. 이에 따라 반응이 일어날 때 주변의 온도가 높아지게 되겠죠. 이러한 발열 반응에는 어떠한 것이 있는지 대표적인 예들을 살펴보도록 하겠습니다.
발열 반응의 대표적인 예
1. 화석 연료의 연소 반응
주변에 열을 방출하는 반응으로 가장 먼저 떠오르는 것이 아마도 연소 반응일 것입니다. 아래와 같이 메테인(methane) 등 화석연료, 탄화수소 화합물은 산소와 결합하면서 열을 방출하게 됩니다. 또한 대표적인 비가역 반응(irreversible reaction)이기도 하죠.
ex) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) + 열
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2. 금속과 산의 반응
산의 대표적인 성질 중의 하나인 금속과 산이 만나서 수소기체를 발생시키는 반응 역시 발열 반응입니다.
ex) Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g) + 열
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3. 금속의 산화 반응 (부식 반응)
금속의 부식 반응 역시 열을 방출하는 대표적인 발열 반응입니다. 아래와 같이 철이 산화될 때 열이 방출되는 것을 예로 들 수가 있겠죠.
ex) 4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s) + 열
다만, 철이 녹스는 반응의 경우 매우 느리고 천천히 진행이 되는 반응이므로 우리가 실생활에서 직접 발열 반응이라고 느끼기가 어렵습니다. 다만, 손난로(핫팩)가 뜨거워지는 것을 참고하면 쉽게 이해가 되겠죠.
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4. 산-염기 반응 (중화반응)
산과 염기가 만나 염과 물을 생성하는 중화반응은 중화열을 동반하게 됩니다. 중요한 내용이죠. 아래와 같이 염산(HCl)과 수산화나트륨(NaOH) 수용액이 반응하여 물과 염을 생성할 때, 중화열 또한 방출이 됩니다.
ex) HCl(aq) + NaOH(aq) → H2O(l) + NaCl(aq) + 열
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발열 반응의 대표적인 예로 4가지를 정리해 보았습니다. 핫팩을 사용하는 것, 가스레인지로 물을 끓이거나 음식을 조리하는 것, 신체 활동을 하면서 체내 지방을 연소시키고 몸에 열이 나는 것 등이 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있는 발열 반응의 예시가 됩니다.
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