화학식 읽기

에탄올과 다이메틸 에터는 둘 다 C₂H₆O이지만, 하나는 술에 들어 있고 다른 하나는 연료로 쓰는 기체입니다.

화학식은 원소 기호로 쓴 짧은 문장입니다. H₂O, CO₂, NaCl은 몇 글자 안에 많은 정보를 담고 있습니다. 어떤 원소가 들어 있는지, 어떤 비율인지, 그리고 원자가 어떻게 이어져 있는지까지 알려 주기도 합니다. 화학식을 막힘없이 읽을 수 있으면 반응식 맞추기부터 물질이 얼마나 필요한지 계산하기까지 화학의 다른 부분이 모두 쉬워집니다.

기호와 아래 첨자

기호 하나는 그 원소의 원자 하나를 뜻합니다. 오른쪽 아래에 작게 쓴 숫자(아래 첨자)는 바로 앞 원자가 몇 개인지 알려 줍니다. 숫자가 없으면 하나입니다. H₂O는 수소 원자 2개와 산소 원자 1개, CO₂는 탄소 1개와 산소 2개, CH₄는 탄소 1개와 수소 4개입니다. 대문자에 조심해야 합니다. Co는 코발트이지만 CO는 탄소와 산소로 된 일산화 탄소입니다.

괄호는 한 묶음으로 다니는 원자를 묶습니다. 수산화 칼슘은 Ca(OH)₂인데, 괄호 뒤 첨자는 괄호 안 전부에 곱해지므로 칼슘 1개, 산소 2개, 수소 2개입니다. 화학식 앞에 크게 쓴 숫자인 계수는 화학식 단위 전체를 셉니다. 2H₂O는 물 분자 2개이고, 모두 합쳐 수소 원자 4개와 산소 원자 2개가 들어 있습니다.

분자식, 이온 화합물의 화학식, 구조식

공유 결합 분자의 화학식은 분자 하나에 든 원자의 실제 개수를 나타냅니다. 포도당 C₆H₁₂O₆에는 탄소 6, 수소 12, 산소 6개가 있습니다. NaCl이나 MgCl₂ 같은 이온 화합물은 따로 떨어진 분자가 없으므로 격자 속 이온의 비율만 나타냅니다. 분자식은 원자가 어떻게 이어져 있는지는 보여 주지 않는데, 이것이 아주 중요할 수 있습니다. 에탄올과 다이메틸 에터는 둘 다 C₂H₆O입니다. 에탄올은 산소가 끝에 있고 수소가 붙어 C-C-O-H이고, 다이메틸 에터는 산소가 두 탄소 사이에 있어 C-O-C입니다.

그래서 화학자는 원자 순서를 짐작하게 해 주는 시성식 CH₃CH₂OH나 C₂H₅OH로 에탄올을 쓰기도 하고, 결합마다 선을 그어 구조식을 그리기도 합니다. 에탄올은 약 78 °C에서 끓는 액체이고 물과 잘 섞이는데, O-H기가 수소 결합을 할 수 있다는 것이 한 가지 까닭입니다. 다이메틸 에터는 O-H기가 없고 실온에서 기체입니다.

이름도 화학식을 따릅니다. 원소 두 가지로 된 간단한 공유 결합 화합물은 숫자 접두어로 원자 수를 셉니다. 영어는 mono(1), di(2), tri(3), tetra(4)를 쓰고, 한국어는 일, 이, 삼, 사를 붙입니다. CO는 일산화 탄소, CO₂는 이산화 탄소입니다. 이온 화합물은 전하가 비율을 정하므로 접두어 없이 이름을 짓습니다. 영어는 금속을 먼저 쓰고 비금속에 -ide를 붙여 sodium chloride, magnesium oxide라고 하고, 한국어는 순서를 바꾸어 염화 나트륨, 산화 마그네슘이라고 합니다. 물, 암모니아, 메테인은 예부터 써 온 이름을 그대로 씁니다.

화학식에서 질량으로

화학식 속 원자량을 모두 더하면 몰 질량(물질 1몰의 질량, 그램)이 나옵니다. 2024년 IUPAC 값으로 물은 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol입니다. 이산화 탄소는 12.011 + 2 × 15.999 = 44.009 g/mol, 염화 나트륨은 22.990 + 35.45 = 58.44 g/mol, 포도당은 6 × 12.011 + 12 × 1.008 + 6 × 15.999 = 180.156 g/mol입니다. 이 덧셈으로 분자 단위의 조리법을 그램 단위의 조리법으로 바꿉니다.