엔탈피를 더하고 빼다 — 헤스의 법칙

지난 시간에는 반응 전후의 높이 차이가 ΔH라는 것을 배웠습니다. 오늘은 그 높이 차이가 어떤 길로 갔는지와 상관없다는 놀라운 약속을 만납니다.

오늘의 한 문장#

헤스의 법칙은 전체 반응의 ΔH가 경로와 상관없이 처음과 끝 상태로만 정해진다는 법칙입니다.

반응식을 뒤집으면 ΔH 부호가 바뀌고, 반응식에 배수를 곱하면 ΔH도 같은 배수로 바뀝니다.

길보다 처음과 끝#

엔탈피는 상태 함수입니다. 산 정상까지 어느 길로 올라갔는지와 상관없이 출발점과 도착점 높이 차이가 정해지는 것과 비슷합니다.

반응도 중간 단계를 거칠 수 있지만, 전체 ΔH는 처음 반응물과 마지막 생성물이 정합니다. 이것이 헤스의 법칙의 핵심입니다.

반응식을 조작하면 ΔH도 같이 조작한다#

열화학 반응식은 식과 ΔH가 한 쌍입니다. 식을 뒤집으면 열의 방향도 뒤집히므로 ΔH 부호가 바뀝니다.

식 전체를 2배 하면 반응한 mol도 2배이고 열도 2배입니다. 따라서 ΔH도 2배가 됩니다. 식을 더하면 ΔH도 더합니다.

직접 못 재는 반응을 우회로 구하기#

어떤 반응은 직접 재기 어렵습니다. 예를 들어 탄소가 일산화탄소가 되는 반응은 이산화탄소까지 같이 생겨 깨끗하게 재기 어렵습니다.

하지만 탄소가 이산화탄소가 되는 ΔH와 일산화탄소가 이산화탄소가 되는 ΔH를 조합하면 원하는 반응의 ΔH를 구할 수 있습니다.

헤스의 법칙은 우회로가 허용되는 이유입니다. 길은 달라도 처음과 끝이 같으면 전체 엔탈피 변화는 같습니다.

C + O2 -> CO2
CO + 1/2 O2 -> CO2
두 식을 조합해 C + 1/2 O2 -> CO의 ΔH를 구함

표준 생성 엔탈피로 계산하기#

표준 생성 엔탈피 ΔH°f는 원소의 가장 안정한 상태에서 화합물 1 mol을 만들 때의 ΔH입니다.

반응 엔탈피는 생성물들의 ΔH°f 합에서 반응물들의 ΔH°f 합을 빼서 구할 수 있습니다. 계수만큼 곱하는 것을 잊지 않아야 합니다.

ΔH°reaction = Σ nΔH°f(products) − Σ nΔH°f(reactants)

다음 시간에는#

다음 시간에는 같은 반응이라도 얼마나 빠르게 일어나는지를 식으로 적습니다. 에너지의 양에서 반응의 빠르기로 시야가 이동합니다.

📖 오늘의 낱말#

시험 함정 — 식 뒤집기#