분자 반응식, 이온 반응식(이온화 반응식, 이온화식), 알짜 이온 반응식, 구경꾼 이온

 

 

반응물과 생성물의 화학식을 완전히 표현한 것을 분자 반응식이라고 합니다. 일반적으로 화학반응식은 분자 반응식으로 나타냅니다. 그러나 수용액 상태의 이온으로 존재하는 화합물을 나타내는 반응식도 있는데 이것을 이온 반응식이라고 합니다. 또 이온 반응식의 반응물과 생성물, 즉, 양쪽에 똑같이 존재하지만 변화가 없는 이온들이 있습니다. 이들을 가리켜 '구경꾼 이온'이라고 합니다. 이런 구경꾼 이온을 제거한 반응식을 '알짜 이온 반응식'이라고 합니다.

 

아래의 예시를 보면 좀 더 쉽게 이해할 수 있을 것입니다.

 

    ① 탄산 소듐과 염화 칼륨의 수용액에서의 분자 반응식

         $CaCl_2(aq) + Na_2CO_3(aq) → 2NaCl(aq) + CaCO_3(s)$

 

    ② 위 식을 수용액 상태의 이온으로 존재하는 화합물을 나타내기 위한 이온 반응식

         $Ca^2$$^+$(aq) +  $2Cl^-(aq) + 2Na^+(aq)$ + $CO_3^2$$^-$ → $CaCO_3(s) + 2Na^+(aq) + 2Cl^-$

 

    ③ ② 식에서 $2Cl^-$과 $2Na^+$는 양쪽에 변화없이 존재하는 '구경꾼 이온'을 제거한 '알짜 이온 반응식"

          $Ca^2$$^+$(aq) + $CO_2^2$$^-$ → $CaCO_3(s)$

 

 

1. 분자 반응식

분자 반응식을 통해 반응물질과 생성물질을 알 수 있습니다. 실험을 하려고 할 때도 찾아야 할 시약이 무엇인지 바로 알 수 있습니다. 일반적으로 분자 반응식을 화학반응식이라고 부릅니다. 즉 분자 반응식은 화합물(또는 분자) 상태로 나타낸 반응식을 말합니다.

 

    $Pb(NO_3)_2(aq) + 2KI(aq) → PbI_2(s) + 2KNO_3(aq)$

 

 

2. 이온 반응식

위 분자 반응식에서 $ Pb(NO_3)_2$와 $ KNO_3$는 수용성 이온 결합 화합물입니다. 이들은 실제 용액 중에서 화합물이 아닌 수화된 이온 즉, 수용액 상태로 존재하기 때문에 위의 분자 반응식을 아래와 같이 나타낼 수 있습니다.

 

    $Pb^2$$+$(aq) + $2NO_3^-(aq) + 2K^+(aq) + 2I^-(aq) → PbI_2(s) _ 2K^+(aq) + 2NO_3^-$

 

     1) 이온 반응식 표현 방법

          산·염기 또는 가용성염이 물에 용해되면 양이온과 음이온으로 분리되어 이온 상태로 존재합니다. 이렇게 이온화되는 과정을 나타낸 식을 이온 반응식이라고 하며, 아래와 같이 나타내게 됩니다.

 

          ① 화합물(aq) → 양이온(aq) + 음이온(aq)

          ② 화합물(s·l·g) + 물(l) → 양이온(aq) + 음이온(aq)

 

    ★참고 _ 물질의 물리적 상태 표시 기호

구분	고체	액체	기체	수용액
표시 기호	s	l	g	aq
	solid	liquid	gas	aqueous

 

     2) 산, 염기, 가용성염의 이온 반응식

          ① 산의 이온 반응식

               ㉠ $HCl(g) + H_2O(l) → H^+(aq) + Cl^-(aq)$

               ㉡ $HCl(aq) → H^+(aq) + Cl^-(aq)$

 

          ② 염기의 이온 반응식

               ㉠ $NaOH(s) + H_2O(l) → Na^+(aq) + OH^-(aq)$

               ㉡ $NaOH(aq) → Na^+(aq) + OH^-(aq)$

 

          ③ 가용성염의 이온 반응식

               ㉠ $NaCl(s) + H_2O(l) → Na^+(aq) + Cl^-(aq)$

               ㉡ $NaCl(aq) → Na^+(aq) + Cl^-(aq)$

 

 

3. 알짜 이온 반응식과 구경꾼 이온

이온 반응식은 '알짜 이온 반응식'을 결정하기 위해 사용합니다. 위의 '이온 반응식'에서 $2K^+(aq)$와 $2NO_3^-$이온은 반응물과 생성물의 양쪽에서 물리적 상태와 계수가 변하지 않았습니다. 이러한 이온들을 일컬어 "구경꾼 이온"이라고 합니다.

 

'구경꾼 이온'은 이온 반응식에서 반응물과 생성물 즉, 반응 전과 후에 반응에 직접 참여하지 않고 옆에서 구경만 한다고 해서 구경꾼 이온이라고 부릅니다. 즉, 구경꾼 이온은 반응 전·후 계수와 물리적 상태가 변하지 않고 동일한 이온을 말합니다.

 

이온 반응식에서 구경꾼 이온을 제거하고 나타낸 반응식을 "알짜 이온 반응식"이라고 합니다. 위의 이온 반응식에서 구경꾼 이온을 제거 후 나타내보면 아래와 같습니다.

 

    $Pb^2$$+$(aq) + $2I^-(aq)$ → $PbI_2(s)$

 

알짜 이온 반응식을 통해 화학반응 즉, 침전 반응의 본질을 즉시 이해할 수 있게 됩니다. $Pb(NO_3)_2$ 수용액과 $KI$ 수용액을 혼합하게 되면 "알짜 이온 반응식"과 같은 화학반응이 일어나게 되는 것입니다.

 

★ 심화학습

    1) 알짜 이온

         화학 반응을 할 때 화학 반응에 직접 참여하는 이온을 알짜 이온이라고 합니다. 즉, 앙금이나 물 같은 생성물을 만드는 이온을 말합니다.

 

          ① 분자 반응식

                아래 분자 반응식은 탄산칼륨 수용액과 수산화칼슘 수용액이 반응하여 흰색 앙금 즉, 탄산칼슘을 생성하는 반응식 입니다.

탄산칼륨과 수산화칼륨 수용액의 분자 반응식

          ② 이온 반응식

                반응물($K_2CO_3, Ca(NO_3)_2$)은 실제로는 $K^+$, $CO_3^2$$^+$, $Ca^2$$^+$, $NO_3^-$ 이온으로 존재하다가 섞이게 되면 $Ca^2$$^+$과 $CO_3^2$$^+$이 반응하여 탄산칼슘$(CaCO_3)을 만들고 $K^+$, $NO_3^-$은 그대로 수용액에 녹아 있게 됩니다.

탄산칼륨과 수산화칼륨 수용액의 이온 반응식

 

        ③ 알짜 이온 반응식

              $K^+$, $NO_3^-$ 이온은 아무것도(화학반응) 하지 않고 구경만 하고 있다고 하여 "구경꾼 이온" 이온 이라고 부릅니다. 이들 구경꾼 이온을 제거(소거) 후 식을 완성하면 "알짜 이온 반응식"이 됩니다.

탄산칼륨과 수산화칼륨 수용액의 알짜 이온 반응식

 

 

    2) 알짜 이온 반응식 만들기 3단계 규칙

 

 

    3) 알짜 이온 반응식을 쓰고 구경꾼 이온 찾기 연습문제

          ① $NaCl + AgNO_3$ →

          ② $Pb(NO_3)_2 + 2KI$ →

          ③ $Na_2S + CUCl_2$ →

          ④ $CaCl_2 + NaCO_3$ →

          ⑤ $BaCl_2 + Na_2SO_4$ →

 

★ 정답 확인하기

 

 

이번 시간에는 분자 반응식, 이온 반응식(이온화 반응식, 이온화식), 알짜 이온 반응식, 구경꾼 이온에 대해 알아보았습니다. 위험물기능사, 위험물산업기사, 위험물기능장 자격증 취득을 위해 시험 공부하는 모든 수험생 여러분께 많은 도움이 되길 바랍니다.