화학 반응은 어떻게 일어나는 것일까? 1편

《 화학 반응은 어떻게 일어나는 것일까? 1편 》

판타지 영화나 애니메이션을 보면 연금술사나 마법사가 비이커나 삼각플라스크에 있는 물질을 섞으면 펑하고 터지면서 다른 물질로 변화는 모습을 종종 볼수가 있다.

 

연금술사가 금을 만드려고 실험하는 모습

일반 시청자들은 그런것이 무슨 마법과 같은 조화라고 생각할수는 있으나 엄밀하게 따지고 들어가보면 그러한것은 일종의 화학반응이다.

물론 화학반응이 된다고 해서 펑 터지고, 색깔이 휙휙 변하는 것만 아니겠지만 눈에 보이지 않는 미시적인 관점에서 보면 드라마틱한 일들이 벌어진다.

화학에서 반응이라고 하는 것의 정의가 무엇일까?

물론 수많은 정의가 있겠고, 화학 대가들만의 정확한 정의가 있겠지만..

일반인이 알기 쉽게 이해하기 쉬운 나만의 정의를 내리자면 아래와 같다.

① 서로 다른 분자가 충돌하고, ②일정 이상의 에너지 이상으로 충돌한 분자에 충분한 에너지가 전달이 되고, ③전달된 에너지를 받은 서로 다른 분자는 내부 에너지가 높아지며 분자중 일부 원소와 원소간의 결합이 느슨해지고 결합길이가 늘어난다. ④서로다른 분자에서 결합길이가 늘어난 부위는 결국 원자가 떨어져 나가고 라디칼 캐타이온(Radical Cation) 형태로 변화가 되고 라디칼 캐타이온이 된 서로 다른 분자는 서로 떨어져 나간 부위에 결합하면서 새로운 분자를 만들게 된다.

위와 같이 써넣으니 무슨 말인지 모를것 같아, 좀더 쉽게 이야기를 하자면..

충돌이 되면 서로가 충돌 에너지 때문에 각 분자들의 내부 에너지가 높아지고 내부 에너지가 높아지면 내부에서 끊어지는 결합들이 생겨나고 분자는 중성상태로 존재를 해야하는데 서로 끊어지는 부위를 연결하여 새로운 분자가 되는것을 화학반응이라 칭하게 된다.

그래서 화학반응의 첫번째는 충돌이다. 그것도 일정 이상의 에너지를 가하는 충돌이다.

마치 우리가 연애를 하기 위해서 소개팅을 하는 것도 일종의 충돌이라고 할수가 있고, 만났는데 서로 호감이 없으면 그 다음의 진행 과정이 없으나 만났는데 서로 호감이 있으면 그 이후에 일(?)이 진행되는것과 마찬가지로 화학반응도 그러한것이다.

위에서 말한 분자간의 충돌은 볼츠만이란 사람이 주창한 충돌이론(Collison Theory)에 근거한것이다. 볼츠만도 충돌에 참여하는 분자들이 일정 문턱값을 넘는 다시말하면 충돌속도가 충분히 빨라 반응이 일어날 수 있는 분자들의 비율이 많아지면 화학반응이 원할하게 이뤄진다고 설명한다.

화학반응을 일으킬수 있는 의미있는 충돌에 기여를 하려면 분자들의 속도가 빨라져야 하는데 이는 온도와 관계가 있고, 온도가 올라가면 올라갈수록 의미있는 충돌에 기여하는 분자들이 많아져 화학반응이 보다 용이하게 일어난다고 볼츠만은 설명한다.

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