핵심 개념
이 기사에서는 엔탈피의 기초와 형성 엔탈피를 사용하여 반응의 엔탈피와 연소의 엔탈피를 계산하는 방법을 배웁니다.
.엔탈피
화학자와 물리학자는 일정한 압력으로 시스템의 열 교환으로 엔탈피의 변화를 정의하는 경향이 있습니다.
엔탈피는 화학 반응을 포함하여 공정이 발생할 가능성이 있는지 여부를 알려주기 때문에 중요한 열역학적 개념입니다. 구체적으로, 화학자들은 종종 깁스 자유 에너지를 사용하여 반응의 호의 또는 자발성을 나타냅니다. 엔탈피는 방정식에 표시된 바와 같이 깁스 자유 에너지와 직접적인 관계를 가지고 있습니다.
gibbs의 부정적인 변화는 자발적 반응을 나타내므로 엔탈피의 부정적인 변화를 포함하는 많은 "발열 적"반응이 자발적인 경향이 있습니다. 그 반대는 엔탈피에 긍정적 인 변화를 갖는 "흡열"반응에 대한 반대입니다. 화학 반응을 설명하는 열역학적으로 엔탈피의 중요성으로 인해 화학자들은 엔탈피를 측정하고 계산하는 여러 가지 방법을 결정했습니다.
형성의 엔탈피
반응의 엔탈피를 계산하는 가장 일반적인 방법 중 하나 (또는“반응의 열”)는 화학자들이 형성의 엔탈피 (또는“형성 열”)를 사용하는 것을 사용하는 것입니다. 맥락에서, 각 분자는 형성의 특징적인 엔탈피를 갖는다. 이 엔탈피는 본질적으로 분자에서 각 결합의 총 에너지를 나타냅니다. 다르게 표현되면 분자의 형성 엔탈피는 가장 기본적인 구성 요소에서 형성하는 것과 관련된 열입니다.
예를 들어, 6 몰의 원소 탄소와 7 몰의 H2로부터 헥산 (C6H14)을 형성하는 반응을 취한다. 일정한 압력 하에서이 반응에 의해 주어진 열은 헥산 형성의 엔탈피와 같습니다.
형성 엔탈피의 위의 값은 "표준 조건"에서만 적용된다는 점에 유의해야합니다. 구체적으로, 섭씨 20도 (또는 298.15k)의 온도 및 1 기타 압력. 맥락에서, 당신은 종종“표준 온도 및 압력”에 대한“STP”로 약칭되는 표준 조건을 보게됩니다. 비표준 조건에서 반응이 발생하면, 형성 엔탈피가 변할 것이다. 표준 조건을 가정하는 모든 엔탈피는 학위에 대한 표기법과 유사한 슈퍼 스크립트의 작은 원을 가지고 있습니다.
중요하게도, 모든 엔탈피는 화학자들이 상태 기능을 부르는 것입니다. 두 상태 사이의 엔탈피의 변화는 두 상태 사이의 중간 단계에 관계없이 국가의 엔탈피의 차이와 같습니다. 따라서, 탄소와 수소 사이의 메커니즘에 관계없이, -199kJ/mol의 엔탈피 변화는 항상 표준 조건에서 발생합니다.
반응의 엔탈피
형성의 엔탈피를 사용하여 주어진 온도에서 화학 반응의 엔탈피 변화를 계산할 수 있습니다. 중요하게도, 반응의 엔탈피를 계산하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 일부 예에는 본드 엔탈피 사용 또는 주변 온도 변화가 포함됩니다. 그러나, 당신의 반응에 친숙한 조건에서 잘 알려진 반응물이 포함된다면, 필요한 형성의 엔탈피는 온라인으로 존재합니다. 그러한 경우, 상당히 간단한 공식으로, 형성의 엔탈피는 반응 엔탈피를 가장 쉽게 산출합니다.
반응의 엔탈피를 계산하려면 균형 화학 방정식에서 해당 반응물의 화학량 론적 계수에 의해 각 반응물의 형성 엔트탈에 곱해야합니다. 그런 다음 제품과 반응물의 곱셈 엔탈피를 별도로 추가해야합니다. 마지막으로, 당신은 제품에서 반응물의 결합 된 엔탈피를 빼서 전체 반응 엔탈피를 산출합니다.
흥미롭게도, 화학자들은 또한 제품의 결합 된 값으로부터 반응물의 결합 된 값을 빼기 위해이 과정을 사용하여 반응의 엔트로피 및 gibbs 자유 반응 에너지와 같은 다른 많은 상태 변수에 대한 전체 반응 값을 계산합니다. 화학자들은 스위스 화학자 Germain Hess 이후 국가 변수 Hess의 법칙의 변화를 계산하는이 방법을 부릅니다. 많은 화학 학생들은 Hess의 법칙과 관련된 공식을 기억하기 위해“제품 뺀 반응물을 뺀 제품”이라는 문구를 암기합니다.
작업 된 예를 살펴 보겠습니다.
반응의 엔탈피 예 :질소 이산화 질소 분해
이산화 질소는 때때로 다음 화학 반응에 따라 일산화 질소와 규조토 산소로 분해됩니다.
표준 조건 하에서, 이산화 질소 및 질소 일산화 질소는 각각 33.18kJ/mol 및 90.25kJ/mol의 형성 엔트탈을 갖는다. 원소 산소는 당연한 산소로 자연적으로 발생하기 때문에 O2는 0의 형성 엔탈피를 갖는다.
반응의 엔탈피를 계산하기 위해, 우리는 균형 화학적 방정식에서 화학량 론적 계수가 2의 화학량 계수를 갖기 때문에 2에 이산화 질소 및 질소 일산화 질소의 엔탈피를 곱해야합니다. 그런 다음, 우리는 곱한 이산화 질소 엔탈피 ( "제품")를 가져 와서 "1 분의 반응"당 114.14 킬로 줄의 전반적인 반응 엔탈피를 얻기 위해 곱하기의 질소 일산화 질소 엔탈피 ( "반응물")를 빼냅니다. 이 양성 반응 엔탈피는 이산화 질소의 분해가 흡열임을 나타냅니다. 
중요하게도, 여기서“하나의 반응”은 두 몰의 이산화 질소의 분해를 말합니다. 이것은 우리가 이산화 질소의 질소 계수를 2의 균형 잡힌 방정식을 사용하여 반응 엔탈피를 계산했기 때문입니다. 대신 한 두더지의 이산화 질소의 분해의 반응 엔탈피를 알고 싶다면“반달 반달”이기 때문에 우리가 계산 한 엔탈피를 간단히 나눌 수 있습니다. 마찬가지로, 4 몰의 이산화 질소 또는 "2 몰 반응"에 대해 동일하게하고 싶다면 우리의 가치에 2를 곱합니다.
연소의 엔탈피
연소 반응은 화학자들이 Hess의 법칙을 사용하여 형성 엔트탈의 반응 엔트탈을 계산하는 가장 일반적인 반응 유형 중 하나를 제공합니다. 중요하게도, "연소의 엔탈피"라는 용어는 이러한 반응의 엔탈피에 사용되며, 특히 분자가 연소되는 분자와 관련하여 사용된다. 예를 들어, 화학자들은 헥산의 연소 반응과 관련된 표준 반응 엔탈피를 설명하기 위해“헥산의 연소 엔탈피”라는 문구를 사용합니다.
연소 엔트탈을 계산할 때 반응의 엔탈피와 동일한 규칙이 적용되며, 다른 연소 반응이 종종 동일한 제품을 가질 수 있다는 이점이 추가됩니다. 탄화수소의 경우, 생성물은 일반적으로 이산화탄소와 물만 포함되지만, 양은 분자의 탄소 및 산소의 수에 따라 다를 수 있습니다. 연소 된 분자에 니트로겐 또는 황이가있는 경우 연소는 또한 이산화질소 및 황화수소를 생성 할 수 있습니다.
이번에는 연소 반응을 보자
연소 반응의 엔탈피 예 :에탄올 연소
표준 조건 하에서 에탄올의 하나의 분자가 연소 될 때, 반응은 다음 방정식에 따라 2 개의 이산화탄소와 3 개의 물 분자를 생성한다 :
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따라서, 연소 반응의 엔탈피를 생성하기 위해, 우리는 화학량 론적 계수에 의해 가중 된 생성물 형성의 엔탈피를 합계하고, 에탄올 형성의 엔탈피를 빼냅니다. 결과는 에탄올의 표준 연소 엔탈피 -1234.79kj/mol.
입니다.
