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6.11:

ν‘œμ€€ 생성 μ—”νƒˆν”Ό

JoVE Core
Chemistry
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JoVE Core Chemistry
Standard Enthalpy of Formation

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λ°˜μ‘μ˜ μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”λŠ” μ—΄λŸ‰κ³„λ₯Ό μ΄μš©ν•˜μ—¬ μΈ‘μ •ν•˜κ±°λ‚˜ λ°˜μ‘λ¬Όκ³Ό 생성물 κ°„μ˜ μ—”νƒˆν”Ό 차이λ₯Ό κ³„μ‚°ν•˜μ—¬ ꡬ할 수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜ λ°˜μ‘λ¬Ό 및 μƒμ„±λ¬Όμ˜ μ ˆλŒ€ μ—”νƒˆν”ΌλŠ” 직접 μΈ‘μ •ν•  수 μ—†μŠ΅λ‹ˆλ‹€. λ”°λΌμ„œ ν™”ν•™μžλ“€μ€ 일반적으둜 μ•½μ†λœ ν‘œμ€€ μƒνƒœμ˜ κΈ°μ€€ λ¬Όμ§ˆμ— μƒλŒ€μ μΈ μ—”νƒˆν”Όμ˜ λ³€ν™” λ˜λŠ” 델타 Hλ₯Ό μ‚¬μš©ν•©λ‹ˆλ‹€.ν‘œμ€€ μƒνƒœλŠ” 쑰건의 νŠΉμ • 기쀀에 μ˜ν•΄ μ •μ˜λ©λ‹ˆλ‹€. μ—¬κΈ°μ—λŠ” 일반적으둜 섭씨 25도 λ˜λŠ” 298 켈빈으둜 μ„€μ •λœ μ˜¨λ„μ™€ 기체의 경우 1 bar의 일정 μ••λ ₯이 ν¬ν•¨λ©λ‹ˆλ‹€. μš©μ•‘μ˜ 경우 ν‘œμ€€ μƒνƒœλŠ” 용맀 λ‚΄ 순수 용질의 1 λͺ°λ†λ„μž…λ‹ˆλ‹€.물질의 ν‘œμ€€ μƒνƒœλŠ” λ˜ν•œ μ΄λŸ¬ν•œ 쑰건 ν•˜μ—μ„œ 물질이 μ‘΄μž¬ν•˜λŠ” 물리적 μƒνƒœλ₯Ό ν¬ν•¨ν•©λ‹ˆλ‹€. 예λ₯Ό λ“€μ–΄, μ—Όν™”λ‚˜νŠΈλ₯¨μ€ 고체이고, μˆ˜μ€μ€ 앑체, ν—¬λ₯¨μ€ 기체 μƒνƒœμž…λ‹ˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ μ‘°κ±΄μ—μ„œ μ›μ†Œκ°€ λ‘˜ μ΄μƒμ˜ ν˜•νƒœλ‘œ μ‘΄μž¬ν•˜λŠ” 경우 μ›μ†Œμ˜ κ°€μž₯ μ•ˆμ •μ μΈ ν˜•νƒœκ°€ ν‘œμ€€ μƒνƒœλ‘œ μ •μ˜λ©λ‹ˆλ‹€.예λ₯Ό λ“€μ–΄ νƒ„μ†ŒλŠ” 흑연 κ²°μ •μ²΄λ‚˜ 닀이아λͺ¬λ“œλ‘œ μ‘΄μž¬ν•  수 μžˆμ§€λ§Œ 흑연이 κ°€μž₯ μ•ˆμ •λœ ν˜•νƒœμ΄λ©° λ”°λΌμ„œ νƒ„μ†Œμ˜ ν‘œμ€€ μƒνƒœμž…λ‹ˆλ‹€. ν‘œμ€€ μƒνƒœμ— μžˆλŠ” μ›μ†Œλ“€μ΄ κ²°ν•©ν•˜μ—¬ μˆœμˆ˜ν•œ ν™”ν•©λ¬Ό 1 λͺ°μ„ ν˜•μ„±ν•  λ•Œ λ°˜μ‘μ˜ μ—”νƒˆν”Όλ₯Ό ν‘œμ€€ 생성 μ—”νƒˆν”Ό λ˜λŠ” ν‘œμ€€ 생성열이라고 ν•©λ‹ˆλ‹€. 이 값은 델타 H 제둜, 첨자 f둜 ν‘œμ‹œλ©λ‹ˆλ‹€.μ—¬κΈ°μ„œ μ œλ‘œλŠ” ꡬ성 μ„±λΆ„μ˜ ν‘œμ€€ μƒνƒœλ₯Ό λ‚˜νƒ€λ‚΄κ³  fλŠ” 생성을 λ‚˜νƒ€λƒ…λ‹ˆλ‹€. ν‘œμ€€ μƒνƒœ 쑰건 ν•˜μ—μ„œ 순수 μ›μ†Œμ— λŒ€ν•œ ν‘œμ€€ 생성 μ—”νƒˆν”ΌλŠ” λ°˜μ‘μ΄ μ—†κΈ° λ•Œλ¬Έμ— 항상 0이며, λ”°λΌμ„œ μ›μ†Œκ°€ 이미 ν‘œμ€€ μƒνƒœμ— μžˆμ„ λ•Œ μ—”νƒˆν”Όμ˜ λ³€ν™”λŠ” μ—†μŠ΅λ‹ˆλ‹€. 화합물에 λŒ€ν•˜μ—¬ λͺ°λ‹Ή ν‚¬λ‘œμ€„ λ‹¨μœ„μ˜ ν‘œμ€€ 생성 μ—”νƒˆν”Ό 값은 μ°Έμ‘° ν‘œμ—μ„œ 확인할 수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.μ΄λŸ¬ν•œ λ¬Όμ§ˆλ“€μ—λŠ” 기체 μƒνƒœμ˜ λ‚˜νŠΈλ₯¨κ³Ό 같은 λΉ„ν‘œμ€€ μƒνƒœμ˜ μ›μ†Œμ™€ μ—Όν™” λ‚˜νŠΈλ₯¨κ³Ό 같은 화합물이 ν¬ν•¨λ©λ‹ˆλ‹€. λ°˜μ‘μ˜ ν‘œμ€€ μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”λŠ” 생성물과 λ°˜μ‘λ¬Όμ˜ μ°¨μ΄μ—μ„œ 계산할 수 있으며, λ˜λŠ” κΈ°μ€€ ν‘œμ˜ μ—”νƒˆν”Ό 값을 μ‚¬μš©ν•˜μ—¬ 계산할 수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.

6.11:

ν‘œμ€€ 생성 μ—”νƒˆν”Ό

μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”λŠ” 일반적으둜 λ°˜μ‘μ œμ™€ μ œν’ˆ λͺ¨λ‘ λ™μΌν•œ 쑰건에 μžˆλŠ” λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•΄ ν‘œλ‘œ λ§€ν™”λ©λ‹ˆλ‹€. ν‘œμ€€ μƒνƒœλŠ” λ‹€λ₯Έ λ‹€λ₯Έ μ‘°κ±΄ν•˜μ—μ„œ 속성 의 츑정을 μœ„ν•œ κΈ°μ€€μ μœΌλ‘œ μ‚¬μš©λ˜λŠ” 일반적으둜 ν—ˆμš©λ˜λŠ” 쑰건 μ§‘ν•©μž…λ‹ˆλ‹€. ν™”ν•™μžμ˜ 경우 IUPAC ν‘œμ€€ μƒνƒœλŠ” 1M의 μ••λ ₯ ν•˜μ—μ„œ λ¬Όμ§ˆμ„ λ§ν•˜λ©° μ˜¨λ„λ₯Ό μ§€μ •ν•˜μ§€ μ•ŠμŠ΅λ‹ˆλ‹€. λ§Žμ€ μ—΄ν™”ν•™ ν‘œλŠ” 1 atm의 ν‘œμ€€ μƒνƒœλ₯Ό 가진 값을 λ‚˜μ—΄ν•©λ‹ˆλ‹€. λ°˜μ‘μ˜ Ξ”HλŠ” μ••λ ₯(1bar = 0.987 atm)의 μž‘μ€ 변화와 ν•¨κ»˜ 거의 λ³€κ²½λ˜μ§€ μ•ŠμœΌλ―€λ‘œ Ξ”H κ°’(κ°€μž₯ μ •ν™•ν•˜κ²Œ μΈ‘μ •λœ 값을 μ œμ™Έν•˜κ³ )은 두 ν‘œμ€€ 쑰건 ν•˜μ—μ„œ 본질적으둜 λ™μΌν•©λ‹ˆλ‹€. μ—”νƒˆν”Ό λ³€κ²½ 기호의 “o”λŠ” ν‘œμ€€ μƒνƒœλ₯Ό μ§€μ •ν•©λ‹ˆλ‹€. 일반적인 μ˜¨λ„ (기술적으둜 ν‘œμ€€μ€ μ•„λ‹ˆμ§€λ§Œ) μ˜¨λ„λŠ” 298.15 Kμ΄λ―€λ‘œ λ‹€λ₯Έ μ˜¨λ„λ₯Ό μ§€μ •ν•˜μ§€ μ•ŠλŠ” ν•œμ΄ μ˜¨λ„κ°€ κ°€μ •λ©λ‹ˆλ‹€. λ”°λΌμ„œ, 심볼(Ξ”HΒ°)μ€μ΄λŸ¬ν•œ 쑰건 ν•˜μ—μ„œ λ°œμƒν•˜λŠ” 곡정에 λŒ€ν•œ μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”λ₯Ό λ‚˜νƒ€λ‚΄λŠ” 데 μ‚¬μš©λœλ‹€. (기호 Ξ”HλŠ” λΉ„ν‘œμ€€ μ‘°κ±΄ν•˜μ—μ„œ λ°œμƒν•˜λŠ” λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”λ₯Ό λ‚˜νƒ€λ‚΄λŠ” 데 μ‚¬μš©λ©λ‹ˆλ‹€.)

λ§Žμ€ μœ ν˜•μ˜ ν™”ν•™ 적 및 물리적 과정에 λŒ€ν•œ μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”λŠ” μ—°μ†Œ λ°˜μ‘, μœ„μƒ μ „ν™˜ 및 ν˜•μ„± λ°˜μ‘μ„ ν¬ν•¨ν•˜μ—¬ μ°Έμ‘° λ¬Έν—Œμ—μ„œ μ‚¬μš©ν•  수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. 주어진 λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”λŠ” κ΄€λ ¨λœ 물질의 양에 λΉ„λ‘€ν•˜κΈ° λ•Œλ¬Έμ—, κ·Έ κΈ°μ΄ˆμ— 보고될 수 μžˆλ‹€(즉, νŠΉμ • μ–‘μ˜ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ Ξ” H둜). κ·ΈλŸ¬λ‚˜, μš°λ¦¬λŠ” μ’…μ’… ν•˜λ‚˜μ˜ κ΄‘λ²”μœ„ν•œ 속성 (Ξ”H)을닀λ₯Έ (물질의 μ–‘)둜 λ‚˜λˆ„κ³ , μ’…μ’… 두더지 λ‹Ή κΈ°μ€€μœΌλ‘œ “μ •κ·œν™””인 Ξ”Hμ˜μ–‘ 집약적 인 κ°’μ„λ³΄κ³ ν•˜λŠ” 것이 더 μœ μš©ν•˜λ‹€κ³  μƒκ°ν•©λ‹ˆλ‹€.

ν˜•μ„±μ˜ ν‘œμ€€ μ—”νƒˆν”Ό

ν˜•μ„± Ξ”Hf°의 ν‘œμ€€ μ—”νƒˆν”ΌλŠ” ν‘œμ€€ μƒνƒœ μ‘°κ±΄ν•˜μ—μ„œ κ°€μž₯ μ•ˆμ •μ μΈ μƒνƒœμ—μ„œ 자유 μ›μ†Œμ—μ„œ μˆœμˆ˜ν•œ 물질의 μ •ν™•νžˆ 1 두더지가 ν˜•μ„±λ˜λŠ” λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”μž…λ‹ˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ 값은 μ‹€μš©μ μ΄μ§€ μ•Šκ±°λ‚˜ μ‹€ν–‰ν•˜κΈ° μ–΄λ €μš΄ ν™”ν•™ λ°˜μ‘ λ˜λŠ” μΈ‘μ •ν•˜κΈ° μ–΄λ €μš΄ ν”„λ‘œμ„ΈμŠ€μ— λŒ€ν•œ μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”λ₯Ό κ³„μ‚°ν•˜κ±°λ‚˜ μ˜ˆμΈ‘ν•˜λŠ” 데 특히 μœ μš©ν•©λ‹ˆλ‹€. ν˜•μ„±μ˜ ν‘œμ€€ μ—”νƒˆν”Όμ˜ μ•Œλ €μ§„ 값을 μ‚¬μš©ν•˜μ—¬, μ–΄λ–€ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”λ₯Ό κ²°μ •ν•  수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.

CO2 (g)μ˜ν˜•μ„±μ˜ ν‘œμ€€ μ—”νƒˆν”ΌλŠ” -393.5 kJ / molμž…λ‹ˆλ‹€. 이것은 μ—‘μ†Œλ”μŠ€ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”μž…λ‹ˆλ‹€.

Eq1

1 atm 및 25Β°C의 μ••λ ₯μ—μ„œ λ°˜μ‘μ²΄λ‘œ μ‹œμž‘ν•˜μ—¬ (μ΄λŸ¬ν•œ μ‘°κ±΄ν•˜μ—μ„œ κ°€μž₯ μ•ˆμ •μ μΈ ν˜•νƒœμ˜ νƒ„μ†ŒμΈ ν‘μ—°μœΌλ‘œ μ‘΄μž¬ν•˜λŠ” νƒ„μ†Œμ™€ ν•¨κ»˜) 1 atm 및 25Β°Cμ—μ„œλ„ CO2μ˜λ‘λ”μ§€ 1개둜 λλ‚©λ‹ˆλ‹€. μ΄μ‚°ν™”μ§ˆμ†Œμ˜ 경우 NO2(g),Ξ”HfΒ°λŠ” 33.2 kJ/molμž…λ‹ˆλ‹€. 이것은 μ—”λ”μŠ€ λ°˜μ‘μ— λŒ€ν•œ μ—”νƒˆν”Ό λ³€ν™”μž…λ‹ˆλ‹€.

Eq2

N2의 1/2두더지와O2의 1/2 두더지가 μžˆλŠ” λ°˜μ‘ 방정식은 이 경우 ν˜•μ„±μ˜ ν‘œμ€€ μ—”νƒˆν”Όκ°€ 항상 1개의 두더지(NO 2(g)λ₯Ό μ§€μΉ­ν•˜κΈ° λ•Œλ¬Έμ— μ •ν™•ν•˜λ‹€.

μ •μ˜μ— λ”°λ₯΄λ©΄, κ°€μž₯ μ•ˆμ •μ μΈ ν˜•νƒœλ‘œ μš”μ†Œμ˜ ν˜•μ„±μ˜ ν‘œμ€€ μ—”νƒˆν”ΌλŠ” ν‘œμ€€ μ‘°κ±΄ν•˜μ—μ„œ 0κ³Ό κ°™μŠ΅λ‹ˆλ‹€. 예λ₯Ό λ“€μ–΄, νƒ„μ†Œ(κ·Έλž˜ν•€), λ‹€μ›μž μ‚°μ†Œ κ°€μŠ€, λ‹€μ›μž μ§ˆμ†Œ κ°€μŠ€, λ‚˜νŠΈλ₯¨ κΈˆμ† 및 앑체 μˆ˜μ€μ˜ ν˜•μ„±μ˜ ν‘œμ€€ μ—”νƒˆν”ΌλŠ” ν‘œμ€€ μ‘°κ±΄ν•˜μ—μ„œ 0μž…λ‹ˆλ‹€.

이 ν…μŠ€νŠΈλŠ” Openstax, ν™”ν•™ 2e, μ„Ήμ…˜ 5.3: Enthalpyμ—μ„œ μ±„νƒλ©λ‹ˆλ‹€.

Suggested Reading

  1. Hawk, Eric Leigh. "The calculation of standard enthalpies of formation of alkanes: Illustrating molecular mechanics and spreadsheet programs." Journal of chemical education 76, no. 2 (1999): 278.
  2. Mazzuca, James W., Alexis R. Downing, and Christopher Potter. "Empirically corrected electronic structure calculations applied to the enthalpy of combustion physical chemistry laboratory." Journal of Chemical Education 96, no. 6 (2019): 1165-1170.
  3. Jansen, Michael P. "The Cost of Converting a Gasoline-Powered Vehicle to Propane. A Practical Review Problem for Senior High School or Introductory Chemistry." Journal of Chemical Education 77, no. 12 (2000): 1578.