핵심 개념
열화학은 화학 변화와 물리 변화에서 오가는 열을 다룬다. 엔탈피 변화 ΔH는 열을 내보내는 발열 반응에서 음수이고 흡열 반응에서 양수이다.
- 온도를 바꾸는 데 필요한 열은 q = mcΔT이다. 물의 c는 4.18 J/(g·°C)이다.
- 헤스의 법칙: 반응의 엔탈피 변화는 한 단계로 일어나든 여러 단계로 일어나든 같으므로 반응식과 ΔH를 더할 수 있다.
- 생성 엔탈피를 쓰면 ΔH°_rxn = ΣΔH°f(생성물) − ΣΔH°f(반응물)이며 표준 상태의 원소는 0이다.
- 결합 엔탈피를 쓰면 ΔH ≈ (반응물의 결합을 끊는 데 드는 에너지) − (생성물의 결합이 만들어질 때 방출되는 에너지)이다.
핵심 식
q = mcΔTΔH°_rxn = ΣΔH°f(products) − ΣΔH°f(reactants)ΔH ≈ Σ bonds broken − Σ bonds formedq = mL (phase change)
풀이 예제
메테인 연소: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O(l). ΔH°f가 CH₄ −74.8, CO₂ −393.5, H₂O(l) −285.8 kJ/mol이면 ΔH°_rxn = [−393.5 + 2(−285.8)] − (−74.8) = 메테인 1 mol당 −890.3 kJ이다. 열량계에서 물 100.0 g이 20.0 °C에서 25.0 °C로 오르면 q = 100.0 × 4.18 × 5.0 = 2090 J을 흡수한다.
자주 하는 실수
- ΔH°f에 화학량론 계수를 곱하는 것을 잊는 것.
- 생성물 − 반응물의 순서를 뒤집어 ΔH의 부호를 바꾸는 것.
- 반응식을 두 배로 하거나 뒤집었는데 1 mol 반응의 ΔH를 그대로 쓰는 것.
연습
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