2.2 : 엔탈피와 반응열

일반적으로 연소라고 알려진 연소는 물질이 산화제(대부분의 경우 산소 분자)와 반응하여 열, 빛 또는 소리의 형태로 에너지를 방출하는 반응입니다. 연소열은 연소엔탈피라고도 알려져 있습니다. 물질 1몰이 일정한 압력에서 완전 연소될 때 방출되는 에너지를 몰 연소열이라고 합니다. 연소 반응은 발열 반응입니다. 즉, 에너지를 방출하고 ΔH 부호 규칙은 음수입니다.

1772년 프랑스의 화학자 앙투안 라부아지에는 연소된 황의 생성물이 반응물의 초기 질량보다 더 무겁다는 것을 발견했습니다. 그는 황이 공기와 결합하여 무게가 증가한다고 가정했습니다. 나중에 조지츠 츠리스틀리가 1774년 공기의 구성 요소인 "산소"를 발견하자 라부아지에는 황이 공기 중의 산소와 결합하여 질량이 증가한다고 믿게 되었습니다. 그는 연소는 산소와 결합하는 것을 의미한다고 결론지었습니다. 즉, 유황이 연소되었습니다.

연소 반응의 예로는 천연 가스 및 석탄과 같은 탄화수소 연료의 연소가 있습니다. 탄화수소가 포함된 연소 반응의 경우 방출되는 에너지의 양은 연소되는 연료의 유형에 따라 다릅니다.

예를 들어, 천연가스인 메탄(CH₄) 의 연소는 다음과 같은 반응으로 나타납니다.

다음 반응식에 따르면 부탄(C₄H₁₀)보다 열에너지가 적게 발생합니다.

따라서 탄화수소를 연소하는 데 필요한 산소 분자의 수와 형성된 각 생성물의 분자 수는 탄화수소 구성에 따라 달라집니다.

연소열은 동일한 분자식을 갖는 분지형 탄화수소의 상대적 안정성을 좌우합니다. 구조의 차이는 탄화수소 사슬을 따라 서로 다른 위치에 부착된 메틸 그룹으로 인해 발생합니다. 방출되는 열 에너지의 양은 분기가 증가함에 따라 감소하며, 여기서 고도로 분기된 2,2-디메틸헥산은 옥탄에 비해 낮은 에너지를 생성합니다. 따라서 가지가 없는 옥탄은 가지가 있는 옥탄보다 덜 안정적입니다.