각잡고 쓰는 화1 이야기_산화·환원

먼저 몇 가지 간단한 용어 정의부터 하고 들어갑시다

- 산화: 최상위권 수험생 커뮤니티 오르비에서 벌점을 일정 수치 이상으로 부과받

- 산화: 전자를 잃는 반응 / (화1) 산화수의 증가를 수반함

- 환원: 전자를 얻는 반응 / (화1) 산화수의 감소를 수반함

- 산화제: 다른 물질을 산화시키는 물질 / (화1) 반응 전후 산화수가 감소하는 원자를 포함하는 반응물

- 환원제: 다른 물질을 환원시키는 물질 / (화1) 반응 전후 산화수가 증가하는 원자를 포함하는 반응물

그러니까 뭐 예를 들어 이런 반응이 있다고 해 봐요

반응 전 산화수 / 반응 후 산화수

Mn: +7 / +2

Sn: +2 / +4

O: -2 / -2

H: +1 / +1

반응 전후 Mn의 산화수가 감소하고, Sn의 산화수는 증가하죠

즉, MnO₄^-는 산화수가 감소하는 Mn을 포함하므로 산화제이고,

Sn²⁺는 산화수가 증가하는 Sn을 포함하므로 환원제입니다

당연히 더 엄밀한 정의가 있긴 한데

일단 화1 과정 내에서는 저렇게 생각하시는 편이 좋을 것 같습니다

근데 지금 시기에 이런 게 궁금하시진 않으셨을 것 같고

화1에서 산화·환원 문제를 푸는 데 쓰이는 메커니즘은 크게 3가지입니다

1. 반응 전후 각 원자의 종류와 수는 일정하게 보존된다.

이건 사실 뭐.. 당연한 거죠?

반응물에서 O 원자 수가 8이면 생성물에서도 O 원자가 존재해야 하고, 그 수가 정확히 8이어야 합니다

2-1. 전하량 보존 법칙 (계수 * 전하량 합)

이건 사실 간단하게 적용할 수 있는 건데요,

반응 전과 후 (물질의 계수) * (물질의 전하량)의 합은 항상 같습니다

예를 들면 저 위에서 2 * (-1) + 5 * 2 + 16 * 1 = 2 * 2 + 5 * 4가 성립한다는 거죠

(계산해보시면 -2 + 10 + 16 = 4 + 20 = 24가 됩니다)

2-2. 전하량 보존 법칙 (이동한 전자의 양)

이거 적용하는 게 제가 수험생일 땐 제일 빡세게 느껴졌던 것 같습니다

간단히 말하자면 산화·환원 반응에서 반응 전후 이동한 전자 양은 항상 일정하다는 건데요

이걸 잘 써먹으면 큰 힘을 안 들이고도 화합물의 계수비를 구할 수 있습니다

이를테면 이런 반응에서

Mn의 산화수 변화는 +7 -> +2이므로 산화수 감소량은 5이고

Sn의 산화수 변화는 +2 -> +4이므로 산화수 증가량은 2입니다

그러니까 (Mn 원자 수) : (Sn 원자 수) = (Sn의 산화수 증가량) : (Mn의 산화수 감소량)이라는 거죠

즉, 2 : a = 2 : 5이므로 a = 5가 바로 나오는 거죠

3. 문제에서 주어진 추가 조건

그러니까

(240914 발췌)

이런 애요

대부분 1번 2번 다 쓰고 저걸로 풀이를 마무리하는 경우가 많습니다

그러니까 가장 마지막에 건드리는 조건이라는 거죠 보통은

물론 드물게나마 그렇지 않은 경우, 저것부터 바로 쓸 수 있는 경우도 좀 있습니다

저 문제(240914)만 하더라도 저걸로 x 값부터 먼저 잡고 시작하면 조금 더 인생이 편해져요

큰 틀에서는 저렇게 3개 가지고 지지고 볶고 굽고 삶고 다 하는 겁니다

원자 수 보존, 전하량 보존, 그리고 출제자 입맛에 맞게 1~2개 주어지는 조건

근데 쓰면서 생각해보니 제가 작년에 ㅅㄷN 다닐 때

모 컨텐츠 풀다가 제대로 한번 엿먹었던 기억이 있어서 그 개념도 같이 소개해볼게요

4. 평균 산화수

사실 말 그대로 산화수의 평균을 다루는 개념인데

'화합물 내에서 한 원자가 갖는 산화수의 평균값' 정도로 정의하겠습니다

이를테면 Fe₃O₄에서 화합물의 산화수는 0이고, O 원자의 산화수는 -2죠

그러니까 (Fe 원자의 산화수 합) + 4 * (-2) = 0이 되고, Fe 원자의 산화수 합은 8입니다

이때 저 화합물에 들어 있는 Fe 원자 수는 3이죠?

그래서 Fe₃O₄에서 Fe의 평균 산화수는 (Fe 원자의 산화수 합)/(Fe 원자 수) = 8/3이 됩니다

뭐 이런 거예요 크게 별 건 없습니다

이제 이거 가지고 다음 편에 문제풀이를 쫌쫌따리 몇 개 보여드릴게요