Tabla de Contenidos
엔탈피(H)는 열역학 시스템(U)의 내부 에너지와 압력과 부피(PV)의 곱의 합으로 정의되는 열역학적 특성입니다. 즉, 엔탈피는 다음과 같이 정의됩니다.
이 속성은 상태 함수라는 특징이 있습니다. 이것은 주어진 순간에 시스템의 엔탈피 값이 시스템이 있는 상태에만 의존하고 직전 상태나 이후 상태에 의존하지 않는다는 것을 의미합니다. 즉, 엔탈피는 시스템을 현재 상태로 이끈 경로에 의존하지 않고 현재 상태에만 의존합니다.
엔탈피 변화
상태 함수로서의 엔탈피의 정의에는 몇 가지 의미가 있습니다. 그 중 하나는 시스템이 상태 변화를 겪을 때 이 변화가 시스템의 엔탈피 변화를 의미할 수 있다는 것입니다. 즉, 시스템이 받는 각 프로세스는 관련된 변화 또는 엔탈피 변동을 갖습니다. 이 변동은 ΔH로 표시되며 양수, 음수 또는 0일 수 있습니다.
엔탈피가 정의되는 방식과 열역학 제1법칙의 결과로 시스템이 일정한 압력에서만 팽창 작업을 수행하는 프로세스의 엔탈피 변화는 해당 시스템이 흡수하는 열과 같습니다. . 즉, 다른 종류의 작업이 없을 때,
여기서 qP는 일정한 압력에서 공정 중에 시스템이 흡수하는 열 입니다 . 이 결과는 많은 수의 화학 반응이 일정한 압력에서 발생하기 때문에 매우 중요합니다. 이러한 이유로 이러한 과정에서 방출되거나 흡수되는 열의 양을 실험적으로 측정하면 시스템의 엔탈피 변화를 간접적으로 측정할 수 있습니다.
이 특성은 화학 반응의 발생으로 인한 열 전달을 연구하는 열역학(또는 화학)의 일부에 지나지 않는 열화학으로 알려진 것을 발생시킵니다.
헤스의 법칙
엔탈피가 상태 함수라는 두 번째 의미는 Hess의 법칙 의 형태로 표현됩니다.. 화학 반응과 관련하여 이 법칙은 “반응물이 생성물로 전환될 때 반응이 단일 단계로 수행되든 일련의 단계로 수행되든 엔탈피 변화는 동일하다”고 말합니다. 이것은 우리가 반응물 A로 시작하여 생성물 B로 끝나는 경우, 상기 반응의 ΔH는 반응이 일어나는 방식과 무관하다는 것을 의미합니다. 이것은 차례로 동일한 반응물을 동일한 생성물로 전환시키는 일련의 반응의 ΔH 값을 추가함으로써 반응의 ΔH를 간단히 계산할 수 있음을 의미합니다. 후자는 열화학에서 가장 일반적인 방법 중 하나이며 정확히 다음 샘플 문제에 관한 것입니다.
Hess의 법칙을 사용하여 반응의 엔탈피 변화를 계산하는 문제 해결
성명:
Hess의 법칙을 사용하여 다음 반응에 대한 엔탈피 변화를 계산하십시오.
다음 반응의 엔탈피가 주어지면:
해결책
Hess의 법칙을 사용하여 엔탈피 변화 또는 변화를 계산하려면 데이터로 주어진 화학 방정식을 결합하여 엔탈피 변화를 계산하려는 화학 반응 방정식을 생성하는 방법을 찾아야 합니다.
여기에는 반전, 상수 값 곱하기, 상수 값 나누기 등 다양한 방법으로 화학 방정식을 조작하는 작업이 포함됩니다. 명심해야 할 가장 중요한 점은 화학 방정식에 수행되는 모든 작업은 해당 ΔH 값에도 수행되어야 한다는 것입니다. 그건:
- 열화학 방정식을 뒤집거나 뒤집을 때 엔탈피 변화의 부호도 반전되어야 합니다.
- 전체 방정식에 상수를 곱하면 엔탈피 변화에도 동일한 상수를 곱해야 합니다.
- 화학 방정식을 상수로 나눌 때 엔탈피 변화도 같은 상수로 나누어야 합니다.
이러한 원칙을 효과적으로 적용하는 데 필요한 단계를 살펴보겠습니다.
1단계: 방정식의 올바른 쪽에 주어진 반응에 나타나는 반응물과 생성물을 찾습니다.
이러한 대부분의 문제에 적용할 수 있는 일반적인 전략은 데이터로 주어진 모든 반응에서 알려지지 않은 반응, 즉 엔탈피를 계산하려는 반응의 반응물과 생성물을 하나씩 검색하는 것입니다. . 다음으로 관심 있는 화합물이 방정식의 오른쪽에 있는지 확인해야 합니다. 그렇지 않으면 방정식이 역전됩니다.
예를 들어, 현재 문제에서 우리는 엔탈피가 알려진 반응의 반응물 중에 나타나는 원소 알루미늄과 산화철에 관심이 있습니다. 알 수 있듯이 이것은 두 방정식을 뒤집고 엔탈피 변화의 부호를 뒤집는 것을 의미합니다.
이 방정식을 뒤집음으로써 우리는 반응물을 필요한 쪽에 배치할 수 있지만 동시에 생성물을 올바른 쪽에 배치합니다. 그러나 볼 수 있듯이 이 두 반응의 합이 필요한 반응을 제공하지 않기 때문에 프로세스가 아직 준비되지 않았습니다.
2단계: 필요한 경우 화학양론적 계수를 곱하거나 나눕니다.
미지의 방정식을 제공하기 위해 주어진 화학 방정식의 합을 원한다는 것을 이해해야 합니다. 이것은 마지막 종에 나타나지 않는 모든 종은 취소되어야 하고 다른 모든 종은 적절한 화학양론적 계수를 가져야 함을 의미합니다.
우리 문제에서 데이터로 주어진 반응은 우리가 찾고 있는 반응에 존재하지 않는 분자 산소를 포함하고 있으므로 방정식을 추가할 때 취소되는지 확인해야 합니다. 이런 일이 발생하고 더 나아가 철과 산화철의 계수가 정확하려면 두 번째 방정식을 엔탈피와 함께 2로 나누어야 합니다. 즉 말하자면:
그 결과:
3단계: 방정식 추가
올바른 면에 모든 반응물과 생성물을 올바른 계수로 가짐으로써 우리가 찾고 있는 엔탈피를 얻기 위해 방정식과 각각의 엔탈피를 더할 수 있습니다.
마지막으로 반응의 엔탈피 변화는 다음과 같습니다.
답변:
철과 산화알루미늄을 제공하는 알루미늄과 산화철 사이의 반응은 -845.6 kJ/mol의 표준 엔탈피 변화를 가집니다.
참조
- Atkins, P., & dePaula, J. (2008). 물리화학 (8 판 .). Panamerican 의료 사설.
- 브리태니커, 백과사전 편집자. (2020년 4월 9일). 엔탈피 | 정의, 방정식 및 단위 . 브리태니커 백과사전. https://www.britannica.com/science/enthalpy
- 장로영, & Goldsby, K. (2013). 화학 (11 판 .). 맥그로힐 인터아메리카나 데 에스파냐 SL
- 제도 개념 정의. (2020년 12월 16일). 헤스의 법칙 . ~의 개념 – ~의 정의. https://conceptodefinicion.de/ley-de-hess/
- Suárez, T., Fontal, B., Reyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., & Romero, I. (2005). 열화학의 원리 . VII 베네수엘라 화학 교육 학교. http://www.saber.ula.ve/bitstream/handle/123456789/16744/termoquimica.pdf?sequence=1&isAllowed=y
