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=== 용해열(용해 엔탈피) : 물질 1몰이 다량의 물에 용해될 때 방출하거나 흡수하는 열량 === |
=== 용해열(용해 엔탈피) : 물질 1몰이 다량의 물에 용해될 때 방출하거나 흡수하는 열량 === |
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[[파일:Coffee cup calorimeter pic.jpg|섬네일|간이 |
[[파일:Coffee cup calorimeter pic.jpg|섬네일|간이 열량계]] |
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== 엔탈피의 측정 == |
== 엔탈피의 측정 == |
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[[파일:Bomb Calorimeter Diagram.png|섬네일|통 열량계]] |
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=== 통 열량계에 의한 연소열 측정 === |
=== 통 열량계에 의한 연소열 측정 === |
2019년 6월 7일 (금) 23:30 판
통계역학 |
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엔탈피(enthalpy)는 열역학적 계에서 뽑을 수 있는 에너지다. 내부 에너지와, 계가 부피를 차지함으로부터 얻을 수 있는 에너지(부피와 압력의 곱)의 합이다. 대기압이나 수압과 같이 압력에 둘러싸인 계를 다룰 때 쓴다. 기호는 대개 라틴 대문자 H이다.
엔탈피는 다음 식으로 주어진다.
여기서,
위의 엔탈피의 정의는 그 값이 기준을 어떤 점으로 잡느냐에 따라 변하기 때문에 그 자체로 쓰이는 것 보다는 엔탈피의 변화로 어떤 과정을 나타내기 위해 만들어진 개념이다. 즉, 어떠한 과정에서 압력의 변화가 0인 경우엔(ΔP=0), 엔탈피의 변화량은 계가 주변과 주고받은 에너지인 열량을 나타낸다.
따라서 주변의 압력이 일정하게 유지되는 반응의 전후 열량 출입을 나타내는 데에 많이 쓰인다.
반응 엔탈피
계의 엔탈피는 직접 측정할 수 없으며, 계의 엔탈피 변화로 대신 측정된다 .엔탈피 변화는 다음 방정식으로 정의된다.
반응 엔탈피(ΔH) = 엔탈피 변화량 E출입량 E 차이값 between 반응물 & 생성물 반응열
ΔH는 "엔탈피 변화량"이다.
는 계의 최종 엔탈피이다.
는 계 의 초기 엔탈피이다.
ΔH의 구성 = 부호 + 크기
ΔH 부호의 의미 - (+) 부호 : 흡열 반응
- (-) 부호 : 발열 반응
ΔH 크기의 의미 - E 출입량 = E 차이 between 반응물 & 생성물
역반응 ΔH = -정반응 ΔH
엔탈피는 온도와 압력에 따라 달라지므로 온도와 압력을 표시한다. 온도와 압력이 표시되어 있지 않으면 25도씨, 1기압 상태이다.
엔탈피의 변화
엔탈피 변화는 화학 반응을 일으킬 때 열역적 계 또는 주위에서 관찰된 엔탈피의 변화를 설명한다.
화학반응이 완료된 후 엔탈피 값은 달라진다. 이는 생성물과 반응물간의 엔탈피 차이로 나타나는 현상으로, 엔탈피 변화값 (ΔH)은 (생성물의 엔탈피값의 총합) - (반응물의 엔탈피값의 총합)으로
나타 낼 수 있다. 일반적인 엔탈피 변화의 예로서는 표준 생성엔탈피가 있다. 이러한 엔탈피의 측정은 표준화된 환경 또는 표준 조건에서 측정하는것이 매우 일반적이다.
표준 조건 (Standard conditions)으로는
- 온도조건: 25도씨의 온도 (298K)
- 압력조건 : 1기압 (1 atm or 101.325 kPa)
- 농도조건 : 용액 또는 화합물이 용액에 존재할 때에는 1.0M의 몰 농도
- 일반적인 물리적 상태의 요소 또는 화합물(즉, 표준 상태). 이 있다.
엔탈피의 종류
연소열(연소 엔탈피) : 물질 1몰이 완전 연소하여 가장 안정한 생성물이 될 때 방출하는 열량
생성열(생성 엔탈피) : 물질 1몰이 가장 안정한 원소로부터 생성될 때 방출하거나 흡수하는 열량
생성열 생성반응식의 E 차이
홑원소 물질 생성열 =0 -> 예외 : , 다이아몬드(C)의 생성열 0
생성열 = 연소열인 반응 -> C(흑연) + -> ΔH=C(흑연) 연소열 = 생성열
-> ΔH= 연소열 = 생성열
25도씨 1기압에서의 생성열 = 표준 생성열 생성열
일부 표준 형성의 열은 아래 표에 열거되어 있다.
Substance | ΔHfº (kJ/mol) | Substance | ΔHfº (kJ/mol) |
Al2O3(s) | -1669.8 | H2O2(l) | -187.6 |
BaCl2(s) | -860.1 | KCl(s) | -435.87 |
Br2(g) | 30.91 | NH3(g) | -46.3 |
C (s, graphite) | 0 | NO(g) | 90.4 |
C (s, diamond) | 1.90 | NO2(g) | 33.85 |
CH4(g) | -74.85 | NaCl | -411.0 |
C2H5OH(l) | -276.98 | O3(g) | 142.2 |
CO(g) | -110.5 | P(s, white) | 0 |
CO2(g) | -393.5 | P(s, red) | -18.4 |
CaO(s) | -635.6 | PbO(s) | -217.86 |
CaCO3(s) | -1206.9 | S(rhombic) | 0 |
HCl(g) | -92.3 | S(monoclinic) | 0.30 |
CuO(s) | -155.2 | SO2(g) | -296.1 |
CuSO4(s) | -769.86 | SO3(g) | -395.2 |
Fe2O3(s) | -822.2 | H2S(g) | -20.15 |
H2O(g) | -241.8 | SiO2 | -859.3 |
H2O(l) | -285.8 | ZnCl2 | -415.89 |
분해열(분해 엔탈피) : 물질 1몰이 가장 안정한 원소로 분해될 때 방출하거나 흡수하는 열량
분해열 = - 생성열
중화열(중화 엔탈피) : 산과 염기가 중화되어 1몰이 생성될 때 방출하는 열량
-산과 염기의 종류에 관계없이 일정 (ΔH=-56.2 kJ/mol)
용해열(용해 엔탈피) : 물질 1몰이 다량의 물에 용해될 때 방출하거나 흡수하는 열량
엔탈피의 측정
간이 열량계에 의한 연소열 측정
원리 : 연료가 연소할 때 방출한 열 = 물이 흡수한 열
연소열(kJ/mol) = 물이 흡수한 열량/연소한 물질의 수 = (물의 (비열 X 질량 X 온도변화)) / ((연소한 연료질량/연료의 화학식량))
통 열량계에 의한 연소열 측정
원리 : 연료가 연소할 때 방출한 열 = 물과 열량계가 흡수한 열
연소열(kJ/mol) = (물이 흡수한 열량 + 열랑계가 흡수한 열량) / (연소한 물질의 몰수)
= ((물(비열 X 질량 X 온도변화)) + (열량계(열용량 X 온도변화)) / (연소된 물질 질량) / (연소된 물질 화학식량)
같이 보기
- 헤스의 법칙
- 내부 에너지, 기브스 자유 에너지, 헬름홀츠 자유 에너지는 엔탈피와 함께 4개의 열역학 퍼텐셜을 이룬다.
- 엔트로피는 엔탈피와 이름은 비슷하지만 서로 다른 개념이다.방
출처(References)
- Atkins, Peter and de Paula, Julio; Physical Chemistry for the Life Sciences, United States, 2006.Katherine Hurley
- Petrucci, et al. General Chemistry Principles & Modern Applications. 9th ed. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2007
- https://courses.lumenlearning.com/cheminter/chapter/standard-heat-of-formation/