탄소가 연소 되어야만 이산화 탄소가 생성되나요?
안녕하세요. 백대균 과학전문가입니다.
어떤 물질이 연소한다는 것은 일반적으로 불에 태우는것을 의미하지만 호흡과 같이 몸속에서 탄소가 수소가 만나서 열량을 내고 이산화탄소가 배출되는 것도 연소라고 볼 수 있습니다. 넓은 의미에서 연소는 호흡과 같이 인체내에서 탄소가 산소와 만나서 이산화탄소가 만들어지는 것도 연소라고 볼 수 있는데, 인체내에서는 빛을 발하지는 않고 열이 발생하여 우리가 움직이는 에너지로 사용합니다. 그러나 본 질문은 불에 의한 연소만 의미하는 것 같습니다.
이산화 탄소가 생성되는 경우는 다음과 같습니다.
1. 일반적인 연소로써, 수많은 탄소 화합물, 다이아몬드와 같은 탄소 동소체 등을 연소시킨다.
2. 대부분의 생물이 호홉하는 과정에서 부산물로 만들어진다. 다만 무기호흡인 경우 그 부산물이 이산화 탄소가 아닐 수도 있다.
* 무기호흡 (無氣呼吸, anaerobic respiration) : 산소를 이용하지 않고 이루어지는 호흡
3. 화학반응에 의한 이산화탄소 생성
- 대리석(탄산칼슘)과 염산을 반응시킴 (CaCO3+ 2HCl → CaCl2(염화칼슘)+ H2O(물)+ CO2↑)
- 중탄산소다(NaHCO3)나 탄산칼슘(CaCO3)에 열을 가함
따라서 좁은 의미의 연소는 1번과 같이 불에 태우는 경우를 말하고, 넓은 의미에서는 2번의 호흡도 연소라고 할 수 있습니다. 연소와 상관없이 3번과 같이 화학반응으로 이산화탄소가 생성됩니다.
대부분 탄소를 함유하고 물질을 가열하여 발화점 이상의 온도로 만들고 주위에 산소가 있으면 물질이 연소하여 이산화탄소, 물, 열이 발생하고 경우에 따라서 불빛이 발생합니다. 그러나 탄소를 함유하지 않는 물질이 연소하는 경우 이산화탄소가 생성되지 않습니다. 수소도 연소하고, 금속이나 황도 연소하지만, 이산화탄소를 생성하지 않습니다.
수소의 연소 : H2 + O2 → H2O
황의 연소: S + O2 → SO2
구리의 연소: 2 Cu + O2 → 2CuO
철의 연소: 3F3 +2O2 → Fe3O4
아래의 그림은 철의 연소를 보여주는데 연소후 생성물은 이산화탄소와 상관없다. 재미있는 현상은 산소가 철에 붙어서 무게가 늘어나고, 철의 솜은 자석에 붙지만 산화철은 자석에 붙지 않습니다.
*철솜을 강철솜이라고도 한다. 영어로는 steel wool이다. 엄밀한 의미에서 강철은 탄소를 함유하므로 강철솜보다는 철솜이 맞은 말이다.
<그림1> 철솜 발화
<그림 2> 철솜 연소과정
<그림3> 철솜 연소완료
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