게이뤼삭의 기체반응의 법칙이란?

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게이뤼삭(Gay-Lussac)의 기체반응의 법칙

 

  

프랑스의 화학자이며 물리학자인 루이 게이뤼삭(Joseph Louis Gay-Lussac 1778-1850)은 기체의 성질에 대한 두 가지 법칙을 발견한 과학자로 유명하다. 첫 번째는 1802년에 발견한 ‘기체팽창의 법칙’(Pressure-Temperature Law)이고, 두 번째는 1808년에 발표한 ‘기체반응의 법칙’(Law of Combining Volumes)이다. 게이뤼삭은 위대한 실험 과학자로서 엄청난 양의 실험을 하는 동안 기체가 가진 중요한 자연의 법칙을 발견할 수 있었다.  

 

게이뤼삭은 1802년에 ‘기체의 부피는 온도에 비례하여 팽창한다’는 기체 팽창의 법칙을 발견했다. 그러나 그의 이 법칙은 1780년경에 프랑스의 과학자 샤를(Jacques Charles 1746-1823)이 먼저 발견한 사실이 뒷날 알려져, 발견자의 영예는 샤를에게 돌아갔다 (샤를 참조).

 

“기체가 화학반응을 하여 다른 기체로 될 때, 각 기체의 부피는(같은 온도와 기압 조건에서) 간단한 정수비를 나타낸다.”

 

게이뤼삭이 발견한 이 두 번째 ‘기체반응의 법칙’은 많은 화학실험을 하면서 알게 되었다. 예를 들어 질소 1 부피와 수소 3 부피를 결합시키면 2 부피의 암모니아가 생겨난다. 이 화학반응에서는 1:3:2의 간단한 정수비를 확인할 수 있다.

 

게이뤼삭과 관계되는 과학 역사의 일화가 있다. 게이뤼삭은 1805년에 독일의 유명한 탐험가인 알렉산더 훔볼트(Alexander von Humboldt 1769-1859)와 함께 수소와 산소를 화합시켜 물을 만들 때의 부피 비율을 조사하고 있었다. 이 실험을 하려면 특별히 얇게 만든 유리관이 필요했다. 이 유리관은 독일에서 수입해야만 했는데, 당시 프랑스 세관에서는 유리관 수입품에 매우 높은 세금을 징수했다. 게이뤼삭과 훔볼트는 관세를 줄이기 위해 흥미로운 생각을 해냈다. 그들은 독일의 유리세공사에게 특별한 부탁을 했다. “유리관의 목을 길게 만들어 끝을 봉(封)하고, 수입물 목록에 ‘독일산 공기. 취급주의!’라고 써주세요.” 유리관이 프랑스 세관에 도착했을 때, 세관원들은 독일산 공기를 찾을 수 없었다. 목이 긴 얇은 유리관은 그대로 통과되었다. 훔볼트의 재치가 화학의 법칙을 발견하는데 일조(一助)한 것이다.​

 

게이뤼삭은 이처럼 훌륭한 기체의 법칙을 발견했지만, 화학반응에서 왜 이런 현상이 나타나는지 그 이유는 밝히지 못했다. 기체반응의 법칙이 일어나는 원인은 1811년에 아보가드로(Amedeo Avogadro 1776-1856)가 밝혔다 ('아보가드로의 법칙' 참고).

 

 

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