반응 엔탈피(또는 반응열, ΔH)는 화학 반응 중에 방출되거나 흡수되는 총 에너지를 측정합니다. 발열 반응은 연소 또는 녹과 같은 열(ΔH < 0)을 방출합니다. 흡열 반응은 얼음이 녹거나 광합성하는 것과 같이 열을 흡수합니다(ΔH > 0). 엔탈피는 반응 에너지학을 이해하고 반응이 자발적인지 예측하는 데 핵심입니다.
공식
헤스의 법칙을 사용하여:
ΔH_reaction = Σ ΔH_f(products) - Σ ΔH_f(reactants)
여기서 ΔH_f는 표준 생성 엔탈피(표준 상태의 원소로부터 1몰의 물질을 형성하는 에너지)입니다.
또는 실험 데이터에서:
ΔH = q / n
여기서 q는 흡수/방출되는 열(줄 단위)이고 n은 제한 시약의 몰수입니다.
작업한 예
엔탈피 계산: 2H² + O² → 2H²O
표준 형성 엔탈피 사용(25°C에서):
- ΔH_f(H2) = 0 kJ/mol
- ΔH_f(O₂) = 0 kJ/mol
- ΔH_f(H2O) = -285.8 kJ/mol
ΔH_reaction = [2 × (-285.8)] - [2 × 0 + 1 × 0]
= -571.6 - 0
= -571.6 kJ/mol
이는 고도의 발열 반응입니다. 수소를 연소하면 소비된 산소 1몰당 571.6kJ가 방출됩니다.
반응 유형
| 유형 | ΔH | 예 |
|---|---|---|
| 발열 | < 0 | 연소, 중화, 동결 |
| 흡열 | > 0 | 용해, 용해, 광합성 |
| 열중립 | ≒ 0 | 평형 상태에서의 위상 변화 |
자발성과 ΔG
엔탈피만으로는 반응이 자발적인지 여부를 결정할 수 없습니다. Gibbs 자유 에너지는 엔탈피와 엔트로피를 결합합니다.
ΔG = ΔH - TΔS
ΔG < 0일 때 반응은 자발적입니다. 음의 ΔH를 갖는 발열 반응은 자발적일 가능성이 높지만 엔트로피(ΔS)도 중요합니다.
열량 측정
실험적으로 엔탈피는 열량계에서 열 방출을 측정하여 구합니다.
q = m × c × ΔT
m은 질량, c는 비열 용량, ΔT는 온도 변화입니다. 반응 엔탈피는 -q입니다(반응에 의해 방출된 열이 열량계에 흡수되기 때문에 음수임).
팁
표준 상태의 요소의 형성 엔탈피는 정의에 따라 0이라는 것을 기억하십시오. 값을 찾을 때 상태(고체, 액체, 기체)를 기록해 두십시오. 상태마다 엔탈피가 다릅니다. 또한 부호 규칙에 주의하세요. 음의 ΔH는 주변으로 방출되는 열을 의미합니다.
반응 엔탈피 계산기를 사용하여 생성 엔탈피에서 반응 엔탈피를 즉시 계산하세요.