티스토리 뷰
화학 변화중 산화 환원 반응
◆ 주요 내용 정리
| ◆ 산소의 이동에 의한 산화 환원 반응 산화 환원 반응은 항상 동시에 일어남 ① 산화 : 물질이 산소를 얻는 반응 ② 환원 : 물질이 산소를 잃는 반응 ◆ 전자의 이동에 의한 산화 환원 반응 산화 환원 반응은 동시에 일어남 ① 산화 : 물질이 전자를 잃는 반응 ② 환원 : 물질이 전자를 얻는 반응 ◆ 우리주변의 산화 환원 반응 ① 광합성과 세포 호흡 : 광합성은 엽록체에서 일어나는 반응으로 생명 활동에 필요한 에너지원인 포도당을 생성하고, 세포 호흡은 미토콘드리아에서 일어나는 반응으로 포도당을 분해해 우리가 생활하는데 필요한 에너지를 발생시킴 ② 메테인의 연소, 철의 제련, 철의 부식, 갈변 현상, 음식의 부패 등 모두 산소가 관여하는 환원 반응 |
산소가 관여하는 반응을 산화 환원 반응이라고 합니다. 산화 환원 반응을 산소의 이동과 전자의 이동으로 알아봅니다.
산소의 이동에 의한 산화 환원 반응
산소의 이동에 의한 산화 환원 반응
화학반응에서 물질이 산소를 얻는 반응을 산화, 산소를 잃는 반응을 환원이라고 한다. 예를 들어 탄소(C) 가 산소와 결합하여 이산화 탄소(CO2)가 될 때 탄소는 산화되었다고 합니다. 산화은(Ag2O)이 산소를 잃고 은(Ag)이 될 때 산화은은 환원되었다고 합니다.
산화 환원 반응의 동시성
어떤 물질이 산소와 결합하면 다른 물질은 산소를 잃어버리게 됩니다. 따라서 산화와 환원은 항상 동시에 일어납니다.
| ◆ 탐구정리 : 산화구리(Ⅱ)와 탄소의 산화 환원 반응 목표 : 산화구리(Ⅱ)와 탄소의 반응으로 산화 환원 반응의 동시성을 설명할 수 있습니다.  과정 및 결과확인 :① 산화구리(Ⅱ)에 탄소 가루를 섞어 시험관에 넣고 위 그림과 같이 장치한 후 석회수의 변화를 관찰 => 석회수가 뿌옇게 흐려진다. ② 알코올램프의 불을 끄고 시험관을 완전히 식힌 후 시험관 속의 물질의 색을 관찰 => 물질의 색은 붉은색으로 변홤 정리 하기 : ① 탄소는 산화구리(Ⅱ)로부터 산소를 얻어 이산화탄소로 산화되었고 산화구리는 산소를 잃어 붉은색 구리로 환원 ②산화 환원 반응은 동시에 발생함을 증명됨 |
전자의 이동에 의한 산화 환원 반응
전자의 이동에 의한 산화 환원 반응
화학 반응에서 물질이 전자를 잃으면 산화, 전자를 얻으면 환원이라고 합니다. 어떤 물질이 전자를 잃으면 다른 물질은 전자를 얻으므로 산화와 환원은 항상 동시에 일어납니다.
| ◆ 마그네슘과 산소의 산화 환원 반응 마그네슘이 산소와 반응하여 산화 마그네슘(MgO)을 생성할 때 전자의 이동에 의한 산화 환원 반응은 다음과 같습니다.  ① 마그네슘은 전자를 잃어 마그네슘 이온으로 산화되고, 산소는 마그네슘으로부터 전자를 얻어 산화 이온으로 환원 ② 산소를 얻는 반응인 산화는 전자를 잃는 반응이고, 산소를 잃는 반응인 환원은 전자를 얻는 반응  |
※ 산화제와 환원제
산화 환원 반응에서 자신은 환원되면서 다른 물질을 산화시키는 물질을 산화제라고 하며, 자신은 산화되면서 다른 물질을 환원시키는 물질을 환원제라고 합니다. 예를 들어 산화구리(Ⅱ)와 탄소(C)의 반응에서 산화구리(Ⅱ)는 구리로 환원되고 탄소(C)를 이산화탄소(CO2)로 산화시키므로 산화구리(Ⅱ)는 산화제가 되는 것입니다. 반면 탄소(C)는 이산화탄소(CO2)로 산화되고 산화구리(Ⅱ)를 구리로 환원시키므로 탄소(C)는 환원제가 되는 것입니다.
산소가 관여하지 않는 산화 환원 반응
금속 나트륨(Na)과 염소(Cl2) 기체가 반응하여 염화나트륨(NaCl)을 생성할 때 나트륨은 전자를 잃어 나트륨 이온으로 산화되고, 염소는 나트륨으로부터 전자를 얻어 염화이온으로 환원됩니다. 이와 같이 산소가 관여하지 않는 반응도 전자의 이동으로 산화 환원 반응을 설명할 수 있습니다.
| ◆ 구리와 질산은 수용액의 반응 질산은(AgNO3)수용액이 들어 있는 비커에 구리(Cu)판을 넣고 일정 시간이 지나면 수용액의 색은 푸르게 변하고 구리판 표면에서 은이 석출됩니다.   ① 수용액의 색이 푸르게 변한 까닭은 구리가 전자를 잃어 구리이온으로 산화되었기 때문입니다. (중성 상태의 구리의 색은 붉은색, 이온상태일때는 푸른색을 띰) ② 구리판에 은이 석출되는 까닭은 은이온이 전자를 얻어 은으로 환원되었기 때문입니다. ③ 구리 원자 1개가 산화될 때 은 이온 2개가 전자를 얻습니다. => 은이 석출될 때 은 원자 1개당 이동한 전자 수는 1입니다. |
※ 금속의 반응성
금속은 전자를 잃고 산화되려는 경향이 크므로 산화되려는 경향이 클수록 금속의 반응성이 큽니다. 금속의 반응성은 금속에 따라 다른데 수소(H)를 기준으로 다음과 같습니다.
우리 주변의 산화 환원 반응
생명 현상에서 일어나는 산화 환원 반응
광합성
식물의 엽록체에서 흡수한 빛에너지를 이용하여 이산화 탄소(CO2)는 포도당(C6 H12 O6)으로 환원되고, 물(H2O)은 산소(O2)로 산화됩니다. 이 과정에서 생성된 포도당은 생명 활동에 필요한 에너지원으로 사용하게 됩니다.
세포 호흡
생물의 미토콘드리아에서는 세포 호흡을 통해 포도당은 이산화 탄소로 산화되고, 산소는 환원되게 됩니다. 세포 호흡 과정에서는 우리가 생활하는데 필요한 에너지가 발생하게 됩니다.
메테인의 연소
메테인(CH4)이 중성분인 천연가스를 완전 연소하면 메테인은 이산화탄소로 산화되고, 산소는 물로 환원하게 됩니다.
철의 제련
순수한 철(Fe)을 얻기 위해 용광로에 코크스(C)를 넣고 가열하면 다음과 같은 반응이 발생합니다.
① 코크스는 산소(O2)와 반응하여 일산화탄소(CO)로 산화
② 산화철(Ⅲ)(Fe2O3)은 일산화탄소와 반응하여 철로 환원되고, 일산화탄소는 이산화 탄소로 산화됩니다.
여러 가지 산화 환원 반응
① 철의 부식 : 철이 공기 중의 산소와 반응하면 붉게 녹이 스는 것을 부식이라고 하며 부식은 산소와 수분이 있는 조건에서 잘 일어납니다.
② 갈변 : 사과를 깎아 공기 중에 두었을 때 갈색으로 변하거나 바나나를 오래 두면 검게 변하는 것은 산화되었기 때문입니다.
③ 음식물의 부패 : 음식물을 오래 두면 산화되어 부패합니다.
④ 소독약의 사용 : 과산화 수소수를 상처에 바르면 기포가 발생하는데 이 기포는 과산화수소가 분해되면서 생성된 산소로, 산소는 세균을 산화시키게 됩니다.
⑤ 표백제의 사용 : 누렇게 변한 옷을 산소계 표백제로 세탁하면 산화 환원 반응이 일어나 옷이 하얗게 됩니다.
