학문
밤하늘의오로라
식초와 베이킹소다를 섞으면 거품이 생기는 반응의 질량변화는?
안녕하세요. 식초와 베이킹소다를 섞으면 거품이 생기는데요, 이는 이산화탄소 기체가 만들어지기 때문이라고 알고 있습니다. 화학에서 질량보존의 법칙이라는 것을 배웠는데 그렇다면 이 반응에서 기체가 발생하면 질량은 어떻게 되는지, 열린 용기와 닫힌 용기에서 어떻게 달라질까요?
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
식초와 베이킹소다를 섞으면 이산화탄소 기체가 발생하면서 거품이 생깁니다. 이 반응은 질량보존의 법칙을 따르기 때문에 반응 전과 후의 총 질량은 변하지 않습니다. 다만 우리가 측정하는 방식에 따라 달라 보일 수 있습니다. 닫힌 용기에서는 발생한 기체가 밖으로 빠져나가지 못하므로, 반응 전후의 질량은 완전히 동일하게 유지됩니다.
반면 열린 용기에서는 이산화탄소가 공기 중으로 빠져나가 버리기 때문에, 용기 안에 남아 있는 물질만을 기준으로 하면 질량이 줄어든 것처럼 관찰됩니다.
그러나 실제로는 기체가 외부로 이동했을 뿐, 전체를 포함한 질량은 여전히 보존됩니다. 따라서 열린 용기에서는 질량이 감소한 것처럼 보이고, 닫힌 용기에서는 질량이 그대로 유지된다는 차이가 있습니다.
안녕하세요.
배우신 것과 같이 식초와 베이킹소다 반응 자체에서는 질량이 절대로 사라지지 않으며, 다만 열린 용기에서는 생성된 기체가 계 밖으로 빠져나가 마치 질량이 줄어든 것처럼 보이고, 닫힌 용기에서는 기체가 빠져나가지 못하므로 반응 전후의 총질량이 동일하게 유지되는 것입니다. 식초와 베이킹소다 간의 반응에서 발생한 거품은 CO₂ 기체가 액체 속에서 빠져나오는 과정인데요, 이때 질량보존의 법칙이란 화학 반응 전후에, 계 안에 포함된 모든 물질의 총질량은 변하지 않는다는 것입니다. 하지만 이는 계 내부를 기준으로 고려해야 합니다. 열린 컵이나 비커에서 식초와 베이킹소다를 섞으면, 반응이 시작되자마자 CO₂ 기체가 공기 중으로 빠르게 확산되며, 따라서 저울로 측정하는 것은 보통 용기 안에 남아 있는 액체와 고체의 질량입니다. 따라서 반응 전에는 식초와 베이킹소다의 질량이 모두 측정되지만, 반응 후에는 생성된 CO₂ 중 상당 부분이 공기 중으로 빠져나가 계 밖으로 사라집니다. 그 결과, 저울 위에 남아 있는 물질의 질량은 반응 전보다 감소하며 이 때문에 질량이 줄어든 것처럼 보일 수 있으나 실제로는 CO₂의 질량이 공기 중으로 이동했을 뿐이며, 우주 전체 또는 방 전체를 계로 잡으면 질량은 정확히 보존됩니다. 감사합니다.