[자연과학]화학실험 - 엔탈피 측정 실험

화학실험
엔탈피 측정

1. 학습목표

산과 염기의 중화반응을 이용해서 엔탈피가 상태함수임을 확인한다.

2. 원리 및 이론

열역학 제 1법칙에 의하면, 에너지는 한 형태에서 다른 형태의 에너지로 전환될 수는 있지만, 만들어지거나 파괴될 수는 없다. 이에 의하면 이 된다. 화학에서는 계와 관련된 변화에만 관심이 있으므로 식을 계에 대하여 쓰면 이다.
는 힘 에 움직인 거리 를 곱해서 얻을 수 있다. 여기서 에 대한 식을 다르게 표현하면, 이므로, 로 쓸 수 있다. 부피가 팽창할 경우 주위에 일을 해준 것이므로, 계의 관점에서 볼 때 는 -값을 가져야 하므로 에 -가 붙는다.
만약 화학반응이 일정 부피에서 이루어진다면, 이므로 가 된다. 아래첨자 는 일정 부피의 조건을 나타낸다. 하지만 대부분의 반응은 일정 압력(대기압)에서 일어난다. 이를 일반적으로 와 같이 나타내며, 이 경우 르 샤틀리에의 원리에서와 같이 몰수가 변하지 않으면 일은 행해지지 않는다. 이 식을 에 대해 정리하면, 가 된다. 엔탈피 로 정의되므로 엔탈피의 변화량 가 된다. 만약 압력이 일정하게 유지된다면, 가 되므로 가 된다. 여기서 와 는 에너지 단위를 가지기 때문에 엔탈피도 에너지 단위를 가지며, 와 , 는 모두 상태함수이기 때문에 는 상태함수이다.
상태함수(state function)
주어진 조건까지 도달하는 과정(경로)에는 상관없이 계의 초기 상타와 최종 상태에만 의 존하는 성질. 에너지, 부피, 압력, 온도 등이 여기에 속한다.
헤스의 법칙(Hess` law)
반응 속도가 너무 느리거나 부반응이 일어나 원치 않는 화합물이 만들어지는 경우에는 헤 스의 법칙을 토대로, 간접적으로 를 결정할 수 있다. 헤스의 법칙은 ‘화학반응…
이번 실험은 와 을 이용한 중화반응이므로,
일정 압력 열량계

3. 실험기구 및 시약

1)실험기구

①삼각플라스크(250 mL) 3개 ②비커(500 mL) ③눈금실린더(100 mL)

④온도계(0~100°C) ⑤저울 ⑥스티로폼 또는 솜

2)시약

①염산

②수산화나트륨

4. 실험방법

1)실험 A. 측정

①250 mL 삼각플라스크의 무게를 측정하고, 단열재로 잘 싸서 단열이 되도록 한다.

②0.25 M 염산 용액 200 mL를 넣고 온도를 측정