연소반응에서의 질량변화 이해하기 쉽게 알려주시면 감사하겠습니다
닫힌용기에서 나무를 연소시킬때 나무+산소의 질량= 재+이산화탄소+수증기의 질량이라고하는데 기체는 애초에 질량을 측정할수 없는거 아닌가요?̊̈ 그리고 같은 맥락에서 일산화탄소가 산소와 반응하여 이산화탄소가 만들어졌을때는 반응물과 생성물이 모두 기체인 반응인데, 이럴 경우에는 열린용기에서 질량이 어떻게 변하는지 궁금합니다!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
닫힌 용기에서 나무를 연소시키는 경우, 나무와 산소의 질량 합은 연소 후 재, 이산화탄소, 수증기의 질량 합과 동일합니다. 이는 질량보존의 법칙 때문입니다. 모든 반응물과 생성물이 용기 안에 갇혀 있으면, 화학 반응 전후의 총 질량은 변하지 않습니다. 이때, 이산화탄소와 수증기가 기체 상태여도 그 질량은 측정 가능합니다.
열린 용기에서는 질량 측정이 조금 다르게 작용합니다. 일산화탄소(CO)와 산소(O₂)가 반응하여 이산화탄소(CO₂)를 만드는 과정에서, 반응물과 생성물 모두 기체이기 때문에 다음과 같은 상황이 있을 수 있어요.
닫힌 용기에서 CO와 O₂의 질량은 CO₂의 질량과 완전히 같아집니다. 모든 물질이 용기 안에 남아 있으므로, 질량보존의 법칙이 적용됩니다.
열린 용기에서 일부 기체가 반응 후 용기 밖으로 빠져나가거나 대기 중에서 추가로 들어올 수 있습니다. 이 경우, 용기 내부의 질량은 변할 수 있지만, 전체 시스템(예: 대기 포함)의 질량은 여전히 보존됩니다. 열린 용기에서는 용기 내부의 질량이 감소하거나 증가할 수 있는 이유가 바로 이러한 기체의 이동 때문입니다.
즉 기체의 질량도 측정 가능하며, 화학 반응에서 반응물과 생성물의 질량 변화는 열린 용기와 닫힌 용기에 따라 다르게 나타날 수 있습니다. 닫힌 용기에서는 질량보존의 법칙이 완벽히 성립하지만, 열린 용기에서는 기체의 이동으로 인해 내부 질량이 변할 수 있습니다. 그러나 전체적인 질량 보존은 항상 성립합니다.