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6.7:

열화학 반응식

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Química
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Thermochemical Equations

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대부분의 화학 반응은 대기압 조건에서 일어납니다. 일정한 압력 조건에서 반응과 관련된 열 변화 델타 Q는 엔탈피 또는 반응 열이라고도 하는 엔탈피의 변화 델타 H와 같습니다. 반응의 엔탈피는 생성물과 반응물의 엔탈피 사이의 차이입니다.생성물의 엔탈피가 반응물의 엔탈피보다 크면 델타 H는 양수입니다. 이러한 반응은 열을 흡수하는 흡열성 반응입니다. 반대로 반응물의 엔탈피가 생성물의 엔탈피보다 크면 델타 H는 음수입니다.그러한 반응은 열을 방출하는 발열성 반응입니다. 화학 반응에서 수반되는 엔탈피 변화의 크기는 균형 방정식의 계수로 표시된 반응물 및 생성물의 화학양론적 양에 따라 달라집니다. 상의 표시와 반응의 엔탈피, 델타 H를 포함하는 균형 화학 방정식을 열화학 방정식이라고 합니다.연료의 일차 공급원인 메탄의 연소를 생각해 봅시다. 메탄을 태우면 주위로 열이 방출됩니다. 반응의 발열성은 열화학 방정식에서 음의 엔탈피 변화로 나타납니다.연소 방정식을 통해 1 몰의 메탄가스가 2 몰의 산소 기체와 반응하여 1 몰의 이산화탄소 기체와 2 몰의 액체 물을 생성할 때 890.8 킬로 줄의 열이 주위로 방출된다는 것을 알 수 있습니다. 반응물 또는 생성물 간의 몰비와 반응 열을 변환 계수로 사용하여 반응 중에 교환되는 열을 계산할 수 있습니다. 만약 가스 실린더에 25.5 킬로그램의 메탄가스가 들어 있고 실린더의 모든 메탄가스가 다 연소된다면 얼마만한 양의 열이 생성될까요?일반적으로 개념 전개에서는 질량을 몰로 변환한 다음 몰을 반응열로 변환합니다. 먼저 25.5 킬로그램에 1000을 곱하여 그램 단위의 질량을 구합니다. 그런 다음 메탄의 질량을 몰 질량, 즉 몰 당 16.0 그램으로 나누면 1594 몰의 메탄이 얻어집니다.마지막으로 메탄의 몰과 반응 열 사이의 변환 계수를 사용하면 1594 몰의 메탄은 열 14.2 곱하기 10의 6제곱 키로 줄을 방출합니다. 이것이 반응에서 발생한 열입니다. 반응에서 열이 발생하므로 반응은 발열성 반응이고 기호는 음이 됩니다.

6.7:

열화학 반응식

일정한 압력에서 수행된 화학 반응(system)의 경우 – 확장 또는 수축에 의한 유일한 작업- 반응의 엔탈피(반응의 열이라고도 함, ΔHrxn)는주변과 교환된 열과 동일하다(qp).

Eq1

엔탈피의 변화는 광범위한 속성이며 반응 (또는 반응자의 두더지 수)에 참여하는 반응자의 양에 따라 달라집니다. 엔탈피의 변화는 반응에 국한되며, 반응및 제품 종의 물리적 상태가 중요하다. 외래 반응은 -ΔHrxn 값을 특징으로하며, 엔더믹 반응은 +ΔHrxn 값을가합니다.

반응에 의해 방출되거나 흡수되는 열의 양은 반응에 의해 소비되거나 생성된 각 물질의 양에 해당하기 때문에, 물질과 에너지 의 변화를 나타내기 위해 열화학 방정식을 사용하는 것이 편리하다. 열화학 방정식에서, 반응의 엔탈피의 변화는 ΔHrxn으로나타내며, 일반적으로 반응에 대한 방정식에 따라 제공된다. Δ Hrxn의 크기는 화학 방정식에 나타난 반응과 관련된 열의 양을 나타냅니다. Δ Hrxn의 징후는 반응이 서면으로 서술된 바와 같이 외형 또는 동체인지를 나타냅니다. 다음 방정식에서는 수소 가스 1두더지와 산소 가스 1/2 두더지(일부 온도 및 압력)가 액체 물 1두더지(동일한 온도 및 압력)를 형성하기 위해 반응합니다.

Eq1

이 방정식은 286 kJ의 열이 주변 환경에 방출됨을 나타냅니다. 즉, 소비되는 수소의 모든 두더지 또는 생산되는 물의 모든 두더지에 대해 286 kJ의 열이 방출됩니다(반응은 외동적임). 따라서, 반응의 엔탈피는 반응의 특정 양을 포함하는 반응 중에 방출되거나 흡수되는 열의 양을 계산하는 데 사용될 수 있는 변환 계수이다.

Eq1

화학 방정식의 계수가 일부 요인(즉, 물질의 양이 변경되는 경우)을 곱하면 엔탈피의 변화가 동일한 인자를 곱해야 합니다.

(양2배 증가)

Eq1

(금액의 2배 감소)

Eq1

반응의 엔탈피 변화가 반응물질 및 제품의 물리적 상태에 달려 있음을 설명하기 위해 기체 수분 (또는 수증기)의 형성을 고려하십시오. 수소 가스 1두더기와 산소 가스 1/2 두더지가 기체수 1두더지가 형성되면 액체 물이 형성될 때 방출되는 286kJ의 열과는 달리 242kJ의 열만 방출됩니다.

Eq1

Leitura Sugerida

  1. Canagaratna, Sebastian G. "A visual aid in enthalpy calculations." Journal of Chemical Education 77, no. 9 (2000): 1178.
  2. Keifer, David. "Enthalpy and the Second Law of Thermodynamics." Journal of Chemical Education 96, no. 7 (2019): 1407-1411.
  3. Khalil, Mutasim I. "Calculating enthalpy of reaction by a matrix method." Journal of Chemical Education 77, no. 2 (2000): 185.