화학 반응식에서 가장 중요한 것은 ‘계수’를 정확하게 맞추는 것입니다. 계수는 각 물질이 얼마나 필요한지를 알려주는 숫자로, 화학 반응에서 원자 수가 보존되도록 만들어 줍니다. 이번 4차시에서는 계수 맞추기의 원리를 쉽고 정확하게 익혀 봅니다.
✅ 계수란 무엇인가?
화학 반응식에서 물질의 앞에 쓰는 숫자를 ‘계수’라고 합니다. 이 숫자는 그 물질이 몇 분자(또는 몇 몰) 필요한지를 나타냅니다.
예시:
2H₂ + O₂ → 2H₂O
- H₂의 계수: 2 (수소 분자 2개)
- O₂의 계수: 1 (산소 분자 1개)
- H₂O의 계수: 2 (물 분자 2개)
✅ 왜 계수를 맞춰야 할까?
화학 반응은 ‘원자들의 재배열’입니다. 새로운 물질이 만들어지지만 원자의 종류와 수는 변하지 않습니다. 즉, 반응 전과 반응 후의 ‘총 원자 수’는 같아야 합니다. 이를 **질량 보존의 법칙**이라고 합니다.
✅ 계수 맞추기의 기본 원칙
1. 화학식은 절대 바꾸면 안 된다. 2. 계수만 바꾸어 원자 수를 맞춘다. 3. 왼쪽(반응물)과 오른쪽(생성물)의 원자 수를 비교해 하나씩 맞춘다.
✅ 예시 1: 수소와 산소의 반응
H₂ + O₂ → H₂O
이 반응식은 미완성입니다. 원자 수를 비교해 보면:
- 반응물: H = 2, O = 2
- 생성물: H = 2, O = 1
산소 원자가 2 → 1로 줄어들었으므로 **불균형** 상태입니다.
완성된 반응식: 2H₂ + O₂ → 2H₂O
- H = 4 → 4
- O = 2 → 2 (균형 맞춤)
✅ 예시 2: 질소와 수소 → 암모니아
N₂ + H₂ → NH₃
비교해보면:
- N: 2 → 1 → 앞에 2를 붙여 2NH₃
- H: 2 → 6 → H₂ 앞에 3을 붙여 3H₂
완성된 반응식: N₂ + 3H₂ → 2NH₃
✅ 예시 3: 메테인 연소 반응
CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O
1. C: 1 → 1 (이미 맞음)
2. H: 4 → 2 → H₂O 앞에 2 붙이기
3. O: 오른쪽에 O는 2(CO₂) + 1×2(H₂O) = 4
→ 왼쪽 O₂ 앞에 2 붙이기
완성된 반응식: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
✅ 예시 4: 오존 생성 반응 (복잡한 경우)
O₂ → O₃
1. O₂: 2개
2. O₃: 3개
→ 최소공배수는 6
3O₂ → 2O₃
- 왼쪽: 3×2 = 6개
- 오른쪽: 2×3 = 6개 (균형 맞춤)
✅ 계수 맞추기 팁
1. **항상 가장 간단한 물질부터 시작하세요.**
2. **수소나 산소는 가장 마지막에 조정**하는 것이 좋습니다.
3. **짝수-홀수 문제**가 생기면 **최소공배수**를 사용하세요.
4. **계수는 정수만 가능**하며, 소수는 쓰지 않습니다.
🔍 마무리
계수 맞추기는 단순한 암기가 아닌 **논리적 사고력**과 **연습**이 필요합니다. 반응물과 생성물의 원자 수를 하나하나 비교하며 연습해 보세요. 연습을 반복할수록 여러분의 화학 이해도는 크게 향상될 것입니다!
