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엔탈피(enthalpy)는 열역학에서 뽑을 수 있는 에너지다. 내부 에너지와, 계가 부피를 차지함으로부터 얻을 수 있는 에너지(부피압력의 곱)의 합이다. 대기압이나 수압과 같이 압력에 둘러싸인 계를 다룰 때 쓴다. 기호는 대개 라틴 대문자 H이다.

엔탈피는 다음 식으로 주어진다.

여기서,

  • : 계의 엔탈피
  • : 계의 내부 에너지
  • : 계의 압력
  • : 계의 부피

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 엔탈피편집

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 변화편집

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 엔탈피 값의 총합) - (반응물의 엔탈피 값의 총합)으로

나타 낼 수 있다. 일반적인 엔탈피 변화의 예로서는 표준 생성엔탈피가 있다. 이러한 엔탈피의 측정은 표준화된 환경 또는 표준 조건에서 측정하는 것이 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 종류편집

연소열(연소 엔탈피) : 물질 1몰이 완전 연소하여 가장 안정한 생성물이 될 때 방출하는 열량편집

생성열(생성 엔탈피) : 물질 1몰이 가장 안정한 원소로부터 생성될 때 방출하거나 흡수하는 열량편집

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 열량편집

분해열 = - 생성열

중화열(중화 엔탈피) : 산과 염기가 중화되어  1몰이 생성될 때 방출하는 열량편집

-산과 염기의 종류에 관계없이 일정 (ΔH=-56.2 kJ/mol)

용해열(용해 엔탈피) : 물질 1몰이 다량의 물에 용해될 때 방출하거나 흡수하는 열량편집

 
간이 열량계

엔탈피(대표적으로 연소열)의 측정편집


간이 열량계에 의한 연소열 측정편집

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 열량계

통 열량계에 의한 연소열 측정편집

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 보기편집

출처(References)편집

  1. Atkins, Peter and de Paula, Julio; Physical Chemistry for the Life Sciences, United States, 2006.Katherine Hurley
  2. Petrucci, et al. General Chemistry Principles & Modern Applications. 9th ed. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2007
  3. https://courses.lumenlearning.com/cheminter/chapter/standard-heat-of-formation/
  4. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=User:C3bc-taaccct&action=edit&redlink=1
  5. https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Lisdavid89
  6. Polik, W. (1997). Bomb Calorimetery. Retrieved from http://www.chem.hope.edu/~polik/Chem345-2000/bombcalorimetry.htm
  7. Bozzelli, J. (2010). Heat of Combustion via Calorimetry: Detailed Procedures. Chem 339-Physical Chemistry Lab for Chemical Engineers –Lab Manual.