What triggers a chemical reaction? - Kareem Jarrah

무엇이 화학 반응을 일으킬까요? - 카림 자라

번역: oujun Kwon 검토: Jeong-Lan Kinser

You know how sometimes you go to bake a cake

있잖아요, 여러분이 가끔씩 빵을 구우려 하지만

but your bananas have all gone rotten,

바나나가 전부 썩어있고

your utensils have rusted,

식기들은 녹슬어 있고,

you trip and pour all of your baking soda into the vinegar jug,

넘어지고 식초가 담긴 단지에 베이킹 소다를 쏟아서

and then your oven explodes?

오븐이 폭파되는 때가 있잖아요?

친구여, 여러분과 여러분의 화학 반응은 엔탈피와 엔트로피에 희생된 겁니다.

My friend, you and your chemical reactions have fallen victim to enthalpy and entropy

and, boy, are they forces to be reckoned with.

그리고, 아이구, 그것들은 정말이지 꽤 영향력도 있죠.

Now, your reactants are all products.

여러분의 반응물들은 모두 산물이 된 것입니다.

So, what are these "E" words, and what's their big idea?

그러면, 이 E로 시작하는 글자들은 무엇이고 그 전체적인 의미는 뭘까요?

Let's start with enthalpy,

우선, 엔탈피부터 생각해봅시다.

an increase or decrease of energy during a chemical reaction.

이건 화학 반응 중에 발생하는 에너지의 증가나 감소를 의미합니다.

Every molecule has a certain amount of chemical potential energy

모든 분자들은 특정한 양의 화학적인 잠재 에너지를 가지고 있죠.

stored within the bonds between its atoms.

이 에너지들은 분자를 이루는 원자들이 결합된 부분에 저장됩니다.

Chemicals with more energy are less stable,

많은 에너지가 저장된 화학 물질들은 불안정하고

and thus, more likely to react.

덕분에 반응을 더 잘 일으킬 가능성이 많죠.

Let's visualize the energy flow in a reaction,

반응이 일어날 때의 에너지 흐름을 그림으로 나타내 봅시다.

the combustion of hydrogen and oxygen, by playing a round of crazy golf.

수소와 산소의 연소를 미니 골프를 치는 것으로 나타내 보겠습니다.

Our goal is to get a ball, the reactant, up a small rise

우리의 목표는 공, 즉 반응물을 약간 띄워서 언덕모양처럼 상승하게 한 후

and down the other much steeper slope.

가파른 내리막길 아래로 보내는 것입니다.

Where the hill goes up, we need to add energy to the ball,

공이 언덕을 올라갈 때,우리는 공에 에너지를 더 넣어야 합니다.

and where it goes down, the ball releases energy into its surroundings.

그리고 공이 내려가기 시작하면 공은 에너지를 주변에 발산하죠.

The hole represents the product, or result of the reaction.

구멍은 산물이나 반응의 결과물을 나타냅니다.

When the reaction period ends, the ball is inside the hole,

반응 단계가 끝나면 공은 구멍 안으로 들어가고

and we have our product: water.

우리는 산물을 얻게 됩니다.

물 말이죠.

This, like when our oven exploded, is an exothermic reaction,

이것이 오븐이 폭발했던 것과 같은 과정이고

이걸 발열 반응이라고 부릅니다.

meaning that the chemical's final energy is less than its starting energy,

화학 물질의 최종 에너지가

최초의 에너지 보다 적고

주변 환경에 영향을 미쳤다는 의미죠.

and the difference has been added to the surrounding environment

as light and heat.

빛이나 열 같은 것들로요.

We can also play out the opposite type of reaction,

그러면 이제 정 반대의 성격을 가진 반응으로 넘어가봅시다.

an endothermic reaction,

바로 흡열 반응이죠.

where the final energy is greater than the starting energy.

이것은 최종 에너지가 최초의 에너지 보다 더 많다는 의미입니다.

That's what we were trying to achieve by baking our cake.

이게 바로 우리가 빵을 구워서 일으키려는 반응이죠.

The added heat from the oven would change the chemical structure

오븐에서 발산되는 열은 달걀의 단백질이나

of the proteins in the eggs and various compounds in the butter.

버터의 다양한 화합물들의 화학적 구조를 바꾸게 되는 겁니다.

So that's enthalpy.

그러니까, 이게 바로 엔탈피라는 겁니다.

As you might suspect,

여러분도 예상했겠지만

exothermic reactions are more likely to happen than endothermic ones

발열 반응은 흡열 반응보다 더 자주 일어납니다.

because they require less energy to occur.

발열 반응에 필요한 에너지가 더 적기 때문이죠.

But there's another independent factor that can make reactions happen:

그런데 그것은 반응을 일으키는 또 다른

독립적인 요소가 있기 때문이기도 합니다.

entropy.

바로 엔트로피 입니다.

Entropy measures a chemical's randomness.

엔트로피는 화학 물질의 임의성을 측정합니다.

Here's an enormous pyramid of golf balls.

여기 수 많은 골프공으로 만든 피라미드가 있습니다.

Its ordered structure means it has low entropy.

이것은 가지런한 구조이고, 엔트로피가 적다는 것을 의미합니다.

However, when it collapses, we have chaos everywhere,

그런데 이 피라미드가 무너지면 공들이 높고 넓게 튀면서

balls bouncing high and wide.

모든 곳에 혼란이 생기죠.

So much so that some even go over the hill.

이런 일이 너무 심하게 일어나서 어떤 공들은 언덕을 넘어가기도 합니다.

This shift to instability, or higher entropy,

이런 일을 불안정화나 높은 엔트로피로 변화하는 상태가

can allow reactions to happen.

반응이 일어날 수 있게 해 주는 것입니다.

As with the golf balls, in actual chemicals

골프공들을 실제 화학 물질이라고 한다면

this transition from structure to disorder gets some reactants past the hump

이런 불안정한 구조로의 변화는

몇몇 반응물이 언덕을 넘어갈 수 있게 해줍니다.

and lets them start a reaction.

즉, 반응이 일어나게 해주는 것이죠.

You can see both enthalpy and entropy at play

여러분은 엔탈피와 엔트로피가 작용하는 것을

when you go to light a campfire to cook dinner.

저녁을 하기 위해 피운 모닥불에서도 볼 수 있습니다.

Your match adds enough energy

성냥이 연소 흡열 반응을 일으키기에 충분한 에너지를 넣어주고

to activate the exothermic reaction of combustion,

converting the high-energy combustible material in the wood

그 에너지가 장작 안에 있는

불에 잘 타고 많은 에너지를 가진 물질을

to lower energy carbon dioxide and water.

적은 에너지를 가진 물질인 이산화탄소와 물로 바꿔주는 거죠.

Entropy also increases and helps the reaction along

여기서 엔트로피는 반응이 잘 되고 오래가도록 도와줍니다.

because the neat, organized log of wood

가지런하고 조직된 나무조각이

is now converted into randomly moving water vapor and carbon dioxide.

이제 임의적으로 움직이는 수증기와 이산화탄소로 변화되었기 때문이죠.

The energy shed by this exothermic reaction

그리고 이 발열반응으로 생긴 에너지는

powers the endothermic reaction of cooking your dinner.

여러분의 저녁을 만들기 위한 흡열반응을 일으키는 힘이 되는 것이죠.

Bon appétit!

맛있게 많이 드세요!