[자연과학] 일반화학실험 - 헤스의 법칙

헤스의 법칙 1. Introduction 엔탈피는 아주 중요하다. 밤새 호흡이 중단되어 열의 발생이 몇 시간 멈춘다면 아침에 우리는 싸늘한 시체가 되어 있을 것이다. 차에 휘발유를 넣고 달리는 경우를 생각해 보자. 탄화수소가 연소해서 발생하는 이산화탄소는 다행히 상온에서 기체이다. 그러나 다른 하나의 생성물인 물은 상온에서 액체이다. 따라서 탄화수소의 연소가 발열반응이 아니라면 물이 수증기로 바뀌는 대신 액체 상태로 남아있을 것이고, 엔진은 냉각수는 필요없을 지 몰라도 차는 추진력을 얻기 힘들 것이다. 우주선 추진 로케트의 경우도 마찬가지이다. 발생하는 열은 물을 기화시키고 이 수증기와 이산화탄소의 팽창은 추진력을 제공한다. 따라서 어떤 물질이 연소할 때 얼마만한 열을 낼지는 실제적으로 중요한 문제가 된다. 어떤 로케트 연료를 얼마만큼 사용해야 지구의 중력을 벗어나는데 필요한 추진력을 얻을 수 있는지 따져보지 않고 로케트를 발사할 수는 없는 노릇이다. 이와 같이 어떤 화학 반응에서 얼마만한 열이 날지를 예측하기 위해서는 각 물질의 엔탈피를 알고 있어야 한다. 그리고 엔탈피는 상태함수이기 때문에 반응물과 생성물의 엔탈피를 알면 어느 화학 변화에 대한 엔탈피 변화를 계산할 수 있게 된다. 그런데 엔탈피 변화를 직접 조사할 수 없는 경우가 많이 있다. 탄소가 수소와 결합해서 탄화수소가 되는 경우의 엔탈피 변화는 얼마나 될까 이런 반응은 쉽게 일어나지 않기 때문에 직접 측정하는 것은 불가능하고 대신 간접적인 방법을 쓰게 된다. 이 때 응용하는 법칙이 헤스의 법칙이다. 엔탈피는 상태함수이기 때문에 출발 물질과 최종 물질이 같은 경우에는 어떤 경로를 통해서 만들더라도 그 경로에 관여된 엔탈피 변화의 합은 같다. 이것을 헤스의 법칙이라고 한다. ※핵심 내용 엔탈피, 상태 함수 산과 염기의 중화 반응, 반응열, 비열용량 헤스의 법칙 엔탈피 물질계의 내부에너지가 U, 압력이 p, 부피가 V일 때 그 상태의 열함량 H…
물질계의 내부에… 반응열