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이것은 다양한 수준의 화학 학생들이 묻는 매우 일반적인 질문인데, 이는 시음 유형 과정의 가장 중요한 특징 중 일부를 강조하고 어떤 유형의 변화를 결정하기 위해 판단력과 비판적 사고를 필요로 하기 때문입니다.
답을 찾으려면 화학적, 물리적 과정이 무엇인지, 우리가 이를 어떻게 인식하는지, 소금을 물에 녹일 때 정확히 어떤 일이 일어나는지 명확해야 합니다.
물리적 변화 대 화학적 변화
물리적 변화는 물질의 외관이나 응집 상태를 변경할 수 있지만 화학적 성질은 변경하지 않는 것으로 정의됩니다. 즉, 고체에서 액체로 또는 액체에서 기체로 물질이 한 단계에서 다른 단계로 이동하지만 구성은 동일하게 유지되는 변화입니다.
예를 들어, 물 분자(H 2 O)로 구성된 얼음이 녹을 때 액체 상태의 물로 변하는데, 이 역시 동일한 분자로 구성되어 있습니다. 물리적 특성과 외관은 근본적으로 바뀌었지만 여전히 동일한 구성을 가지고 있습니다.
이 경우 얼음의 일부인 분자의 성질을 변화시키는 화학 반응은 일어나지 않았습니다.
한편, 화학적 변형은 물질의 구조 또는 화학적 성질을 변화시키는 화학 반응의 발생을 특징으로 합니다. 외형의 변화와 더불어 원래의 화학물질과 다른 모습을 관찰할 수 있다.
예를 들어, 물의 전기분해에서 분자는 분해되어 분자 수소와 산소를 형성하므로 이것이 화학적 변화입니다.
둘을 구별하는 방법?
물리적 과정과 화학적 과정을 인식하고 구별하는 핵심은 전자가 반응물과 생성물이 다른 화학 물질인 화학 반응식으로 표현될 수 있다는 것입니다.
반면 물리적 과정은 물질의 성질을 바꾸지 않기 때문에 증발, 증류, 고화 등의 다른 물리적 과정을 거쳐 변하지 않은 상태로 회수될 수 있다.
그러나 증발과 같은 공정으로 인해 원래의 화학 물질을 재생하는 역화학 공정이 발생할 수 있으므로 이 분석에서는 주의를 기울여야 합니다. 요점은 일부 프로세스는 다른 프로세스보다 구별하기 더 어렵기 때문에 각각의 가설을 뒷받침하는 추가 증거를 찾는 것이 필요하다는 것입니다.
물에 소금을 녹이면 어떻게 될까요?
일반 식염 또는 NaCl은 실온에서 고체 이온 화합물로, 나트륨 및 염소 이온의 결정 네트워크에 의해 형성됩니다. 물에 용해되면 이 용매는 이온을 분리하고 일종의 물 분자 케이지에 가두어 용매화된 이온을 형성합니다. 이 과정은 다음 화학 반응식으로 나타낼 수 있습니다.
강한 전해질을 물에 녹일 때마다 비슷한 과정이 발생합니다. 육안으로 볼 수 있는 것은 소금 결정체(고체 NaCl)가 사라질 때까지 서서히 용해된다는 것뿐입니다. 그러나 위의 방정식으로 표현되는 화학적 변화가 실제로 발생했음을 시사하는 많은 증거가 있습니다.
주요 증거는 이온이 결정 구조에 갇혀 있기 때문에 고체 염화나트륨이 전기를 전도하는 능력이 없다는 사실에 있습니다. 그러나 물에 용해되면 생성된 용액은 전기를 전도합니다.
이를 위해서는 반대로 하전된 이온이 두 개의 반대 전극으로 독립적으로 이동할 수 있어야 하며, 이는 나트륨 이온과 염소 이온이 효과적으로 분리되는 경우에만 발생합니다. NaCl에서와 같이 입자가 함께 있으면 입자는 양쪽 전극에 똑같이 끌리는 느낌이 들기 때문에 움직이지 않고 움직이지 않으면 전기 전도가 없습니다.
간단히 말해서, NaCl이 용해되는 동안 화합물 입자를 함께 유지하는 이온 결합이 끊어지고 화학 결합의 끊어짐은 화학적 변화의 특징입니다.
평결: 왜 물에 소금을 녹이는 것이 화학적 과정입니까?
조금 전에 말한 것을 바탕으로 Na + (aq) 및 Cl – (aq) 이온은 NaCl (s) 과 다른 화학 종임이 분명합니다 . 이러한 이유로 용해 과정은 염의 화학적 성질의 변화를 수반하므로 화학적 과정으로 분류됩니다.
다른 방식으로 보면 해리 과정은 분명히 화학적 과정이며, 물에 염이 용해되는 것은 화합물을 구성 이온으로 해리하는 것을 포함하므로 반드시 화학적 과정입니다.
일부 사람들이 소금이 용해되는 것을 물리적인 과정으로 여기는 이유는 무엇입니까?
조금 전처럼 본 후에 모든 것이 꽤 명확 해 보입니다. 그렇다면 의심이 생기는 이유는 무엇입니까? 그 이유는 우리가 다른 경우에서 보았듯이 모든 것이 흑백이 아니기 때문입니다. 그 과정이 순전히 물리적이고 화학적이지 않다는 것을 지지하는 다른 주장도 있는 것으로 밝혀졌습니다.
우선, 나트륨 양이온도 염화물 음이온도 용해 중에 원자가 껍질의 전자 구조에 어떠한 변화도 겪지 않는다는 사실이 있습니다. 이것은 많은 사람들에 의해 화학적 변화가 없는 것으로 해석됩니다. 이것이 중요한 점이지만 이온 결합은 이온 사이에 전자를 공유하지 않으므로 이러한 유형의 결합이 끊어져도 이온의 전자 분포에 영향을 미치지 않는다는 점을 기억해야 합니다.
한편, 많은 사람들은 물을 증발시키면 소금을 쉽게 회수할 수 있다는 주장을 사용하는데, 이는 완전히 사실입니다. 그러나 프로세스가 가역적이라는 것이 반드시 물리적이라는 것을 의미하지는 않습니다. 실제로 해리 반응을 포함한 매우 많은 화학 공정은 가역 공정입니다. 반면에 모든 물리적 프로세스가 가역적이지는 않습니다.
토론에 대한 몇 가지 마지막 단어
찬성과 반대의 모든 주장에 힘입어 소금의 용해 과정의 본질에 대한 논의가 계속되고 있으며, 화학 학생들이 관점에서 증거를 생각하고 분석하게 하기 때문에 좋은 일입니다. 보다.
너무 많은 혼란을 야기하는 문제는 우리가 공유 결합 화합물을 생각하는 것과 같은 방식으로 이온 화합물을 생각하는 경향이 있다는 것입니다.
이온 결합을 끊는 것에 대해 이야기하는 것은 공유 결합을 끊는 것에 대해 이야기하는 것과는 다릅니다. 둘 다 화학 결합이지만 말입니다.
분자 화합물의 경우 공유 결합은 각 분자를 함께 구성하는 원자만 보유합니다. 고체 및 액체 상태에서 분자를 함께 유지하는 응집력은 분자간 힘입니다. 이들은 물리적 프로세스에서 깨지거나 재생성되는 상호 작용입니다.
반면에 이온성 화합물은 분자가 없기 때문에 분자내력이나 분자간 힘이 없다. 이온 결합은 결정 격자에서 모든 이온을 함께 유지하는 유일한 응집력을 나타내므로 염을 용해할 때 이러한 힘을 끊는 것은 분자 고체를 녹이거나 증발시킬 때 분자간 힘을 끊을 때 발생하는 것과 매우 유사합니다. 프로세스).
따라서 우리는 회색 영역에 대해 이야기하고 있습니다. 결국 중요한 것은 이 과정이 물리적이냐 화학적이냐, 논쟁의 승자는 아니다. 여기서 중요한 것은 토론이 생성되고 학생들이 자신의 관점을 옹호하고 다른 사람의 관점을 이해하는 방법을 배우는 것입니다.
기타 용해 과정에 대한 참고 사항
염 용해 공정이 화학적 공정이라는 사실이 반드시 모든 용해 공정도 화학적이라는 것을 의미하지는 않는다는 점에 유의해야 합니다. 이는 해리 과정이 화학적 변화이기 때문에 용액에서 해리되는 전해질의 경우에만 해당됩니다.
반면에 설탕을 물에 녹이거나 옥탄을 벤젠에 녹일 때와 같이 이온화되지 않는 분자 용질을 녹일 때 용질 분자는 이를 구성하는 원자 사이의 화학 결합을 끊거나 형성하지 않습니다. 이러한 이유로 이러한 용해 과정은 물리적 과정입니다.
참조
브라운, T. (2021). 화학: 중앙 과학 (11판). 영국 런던: Pearson Education.
장, 알., 만조, 아. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). 화학 (10 판 .). 뉴욕주 뉴욕시: MCGRAW-HILL.
물질의 분류: 물질의 성질. https://www.clevelandmetroschools.org/ 에서 가져옴
물리적 및 화학적 특성. (2020년 10월 30일). https://espanol.libretexts.org/@go/page/1795 에서 가져옴
