결합 엔탈피 계산기
반응물에서 끊어지는 결합과 생성물에서 만들어지는 결합을 입력하면, kJ/mol 또는 kcal/mol 단위의 ΔH 추정치를 각 소계와 계산 과정과 함께 얻을 수 있습니다. 그 아래에는 결합 에너지 표가 있으며, 이 페이지는 생성 엔탈피로 계산한 값과 답이 왜 정확히 일치하지 않는지 설명합니다. 무료이며 회원가입이 필요 없습니다.
분자마다 결합을 하나씩 세되, 계수도 포함하세요: 4 C–H, 2 O=O. 단일 결합은 -, 이중 결합은 =, 삼중 결합은 ≡(또는 #)을 사용하세요. 결합 뒤에 @799를 붙이면 직접 정한 에너지를 쓸 수 있습니다.
결과
-682 kJ/mol
추정 ΔH
발열 (ΔH < 0)
열 흐름
2656 kJ/mol
결합을 끊는 데 필요한 에너지
3338 kJ/mol
결합을 만들 때 방출되는 에너지
끊어지는 결합
| 결합 | 개수 | 에너지 (kJ/mol) | 소계 (kJ/mol) |
|---|---|---|---|
| H–C | 4 | 415 | 1660 |
| O=O | 2 | 498 | 996 |
생성되는 결합
| 결합 | 개수 | 에너지 (kJ/mol) | 소계 (kJ/mol) |
|---|---|---|---|
| C=O | 2 | 741 | 1482 |
| H–O | 4 | 464 | 1856 |
풀이 과정
Σ 끊어짐 = 4 × 415 + 2 × 498 = 2656
Σ 생성됨 = 2 × 741 + 4 × 464 = 3338
ΔH ≈ Σ 끊어짐 − Σ 생성됨 = 2656 − 3338 = -682 kJ/mol
기체 반응에 대한 대략적인 추정입니다. 평균 결합 에너지는 각 결합의 주변 환경을 무시하므로, 생성 엔탈피로 계산한 값과는 수십 kJ/mol 차이가 날 수 있습니다.
| 결합 | 에너지 (kJ/mol) | 목록에 추가 |
|---|---|---|
| H–H | 436 | |
| H–C | 415 | |
| H–N | 390 | |
| H–O | 464 | |
| H–F | 569 | |
| H–Si | 395 | |
| H–P | 320 | |
| H–S | 340 | |
| H–Cl | 432 | |
| H–Br | 370 | |
| H–I | 295 | |
| C–C | 345 | |
| C=C | 611 | |
| C≡C | 837 | |
| C–N | 290 | |
| C=N | 615 | |
| C≡N | 891 | |
| C–O | 350 | |
| C=O | 741 | |
| C≡O | 1080 | |
| C–F | 439 | |
| C–Si | 360 | |
| C–P | 265 | |
| C–S | 260 | |
| C–Cl | 330 | |
| C–Br | 275 | |
| C–I | 240 | |
| N–N | 160 | |
| N=N | 418 | |
| N≡N | 946 | |
| N–O | 200 | |
| N–F | 270 | |
| N–P | 210 | |
| N–Cl | 200 | |
| N–Br | 245 | |
| O–O | 140 | |
| O=O | 498 | |
| O–F | 160 | |
| O–Si | 370 | |
| O–P | 350 | |
| O–Cl | 205 | |
| O–I | 200 | |
| F–F | 160 | |
| F–Si | 540 | |
| F–P | 489 | |
| F–S | 285 | |
| F–Cl | 255 | |
| F–Br | 235 | |
| Si–Si | 230 | |
| Si–P | 215 | |
| Si–S | 225 | |
| Si–Cl | 359 | |
| Si–Br | 290 | |
| Si–I | 215 | |
| P–P | 215 | |
| P–S | 230 | |
| P–Cl | 330 | |
| P–Br | 270 | |
| P–I | 215 | |
| S–S | 215 | |
| S–Cl | 250 | |
| S–Br | 215 | |
| Cl–Cl | 243 | |
| Cl–Br | 220 | |
| Cl–I | 210 | |
| Br–Br | 190 | |
| Br–I | 180 | |
| I–I | 150 |
출처: OpenStax Chemistry 2e, 7.5절, 표 7.2, 기체 분자의 평균 결합 에너지.
결합 엔탈피 계산기 사용 방법
- 1. 구조식을 그리세요. 각 반응물과 생성물의 루이스 구조식을 적어 모든 결합이 보이도록 하세요. 이 도구는 분자식으로부터 구조를 추측하지 않습니다. 같은 분자식이라도 가진 결합이 다를 수 있기 때문입니다.
- 2. 끊어지고 생성되는 결합을 나열하세요. 두 입력 상자에 결합을 입력하세요. 예: 4 C–H, 2 O=O. 균형 맞춘 반응식에서 분자 하나당 하나씩 셉니다. 단일 결합은 -, 이중 결합은 =, 삼중 결합은 ≡을 사용하세요. 표에서 “+ 끊어짐” 또는 “+ 생성됨”을 누르거나 예시 반응 중 하나를 고를 수도 있습니다.
- 3. 목록을 확인하세요. 표에 없는 결합은 이름으로 표시됩니다. 반응물과 생성물 양쪽에 똑같이 나타나는 결합은 빼도 됩니다. 서로 상쇄되기 때문입니다.
- 4. ΔH를 읽으세요. 답은 Σ 끊어짐 − Σ 생성됨입니다. 두 합계, 결합별 소계, 계산 과정이 함께 나옵니다. ΔH가 음수이면 반응은 발열 반응입니다.
계산 방법
결합을 끊으려면 에너지를 흡수하고, 결합을 만들면 에너지를 방출합니다. 반응물에서 끊어지는 결합에 드는 에너지가 생성물에서 새로 만들어지는 결합이 돌려주는 에너지보다 크면, 반응은 전체적으로 열을 흡수합니다. D를 평균 결합 에너지로 두고 식으로 쓰면 다음과 같습니다:
추정
ΔH ≈ Σ D(끊어지는 결합) − Σ D(생성되는 결합)
부호
ΔH < 0: 발열 반응. ΔH > 0: 흡열 반응.
단위
반응식대로 쓴 반응 1몰당 kJ; 1 kcal = 4.184 kJ
부호 규칙은 많은 사람을 놀라게 하는 부분입니다. 결합 에너지는 양수이며, 생성물 쪽의 합은 뺍니다. ΔH = Σ 생성물 − Σ 반응물이라고 쓰면 안 됩니다. 그것은 생성 엔탈피의 규칙입니다. 가진 데이터에 맞는 방법을 고르고, 한 계산에서 두 방법을 섞지 마세요.
실제 예시: 메테인 연소
CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(g)에서 메테인에는 C–H 결합이 네 개 있고, O₂마다 O=O 결합이 하나씩 있으며, 이산화탄소에는 C=O 결합이 두 개, 물마다 O–H 결합이 두 개 있습니다. 표의 평균값을 쓰면 다음과 같습니다:
- 끊어짐: 4 × 415 (C–H) + 2 × 498 (O=O) = 1660 + 996 = 2656 kJ
- 생성됨: 2 × 741 (C=O) + 4 × 464 (O–H) = 1482 + 1856 = 3338 kJ
- ΔH ≈ 2656 − 3338 = CH₄ 1몰 연소당 −682 kJ
| 방법 | ΔH (kJ/mol) | 비고 |
|---|---|---|
| 평균 결합 에너지, C=O = 741 | −682 | 표의 값, 여러 화합물에 걸친 평균 |
| 평균 결합 에너지, C=O = 799 | −798 | CO₂의 더 강한 C=O 결합에는 C=O@799 입력 |
| 생성 엔탈피, H₂O(g) | −802.5 | −393.5 + 2(−241.8) − (−74.6) |
| 생성 엔탈피, H₂O(l) | −890.5 | 액체 물은 응축 에너지 2 × 44.0 kJ을 더함 |
생성 엔탈피 결과와 차이가 나는 이유
- 결합 에너지는 평균입니다. 메테인의 C–H 결합은 에탄올이나 벤젠의 C–H 결합과 같지 않습니다. 표의 값은 많은 화합물에 걸쳐 구한 평균이므로 모든 분자가 조금씩 어긋납니다. 표의 C=O 값 741 kJ/mol은 알데하이드와 케톤에 맞고, CO₂의 C=O 결합은 약 799 kJ/mol로 더 강합니다. 위 예시의 차이 대부분은 이 한 가지 차이에서 나옵니다.
- 기체에만 해당합니다. 결합 에너지는 떨어져 있는 기체 분자를 가리키므로, 답은 기체 상태의 ΔH입니다. 생성물이 액체 물이라면 응축 엔탈피를 더해야 합니다. H₂O 1몰당 약 −44.0 kJ입니다(CRC 생성 엔탈피 값에서 285.8 − 241.8).
- 비편재화나 변형은 보지 못합니다. 벤젠이나 탄산염의 공명, 고리 변형, 수소 결합 때문에 실제 분자는 결합 에너지의 합으로 예측한 것보다 더 안정하거나 덜 안정할 수 있습니다.
- 생성 엔탈피는 실제 화합물에 대해 측정됩니다. ΔH°rxn = ΣΔH°f(생성물) − ΣΔH°f(반응물)은 298 K에서 표에 실린 실제 값을 사용하므로, 데이터가 있다면 더 나은 답입니다. 데이터가 없거나 어떤 결합이 에너지 변화를 이끄는지 보고 싶을 때 결합 에너지를 쓰세요. Enthalpy of Reaction Calculator는 생성 엔탈피 방법으로 계산합니다.
결합 엔탈피는 결합 해리 에너지가 아닙니다
결합 해리 에너지는 특정 분자 하나에서 특정 결합 하나를 끊는 데 드는 측정 에너지입니다. 예를 들어 물의 첫 번째 O–H 결합(약 498 kJ/mol)이 그렇습니다. 결합 엔탈피는 많은 분자에 걸친 이런 값들의 평균입니다. 이 표 같은 표는 평균을 싣고 있으며, 물의 두 번째 O–H 결합은 첫 번째와 다른 양의 에너지가 듭니다.
자주 묻는 질문
- 결합 엔탈피로 ΔH는 어떻게 계산하나요?
- 반응물의 모든 결합을 끊는 데 드는 에너지를 더하고, 생성물의 모든 결합을 만들 때 방출되는 에너지를 더한 다음 뺍니다: ΔH ≈ Σ D(끊어짐) − Σ D(생성됨). 균형 맞춘 반응식에서 분자 하나당 결합을 한 번씩 셉니다. H₂ + Cl₂ → 2 HCl이라면 (436 + 243) − 2(432) = −185 kJ입니다.
- 결합을 끊는 것은 왜 흡열이고 결합을 만드는 것은 왜 발열인가요?
- 결합된 원자는 떨어져 있을 때보다 낮은 에너지 상태에 있습니다. 그래서 떼어 놓으려면 에너지가 필요하고, 결합하면 그 에너지를 돌려줍니다. 두 방향에서 같은 양이 관여하므로, 결합 에너지는 끊을 때의 값을 양수로 적습니다.
- 결합 에너지로 구한 답이 생성 엔탈피로 구한 답과 왜 맞지 않나요?
- 결합 에너지는 기체 상태 결합에 대한 평균값이라 각 분자의 특정 주변 환경을 무시하며, 액체, 공명, 변형은 설명하지 못합니다. 수십 kJ/mol 차이는 정상입니다. 데이터가 있다면 생성 엔탈피로 구한 결과를 더 정확한 것으로 보세요.
- 분자의 모든 결합을 나열해야 하나요?
- 변하는 결합만 나열하면 됩니다. 반응물과 생성물에 똑같이 있는 결합은 양쪽 합에 모두 들어가 상쇄됩니다. C₂H₄ + H₂ → C₂H₆에서는 끊어지는 C=C와 H–H, 생성되는 C–C와 C–H 두 개만 나열해도 되며, 그 답인 −128 kJ은 모든 결합을 셌을 때와 같습니다.
- O=O나 C=C 같은 이중 결합은 어떻게 세나요?
- 이중 결합은 자체 에너지가 더 큰 결합 하나이므로 한 항목으로 입력하세요. O=O는 498 kJ/mol이며, O–O 결합 두 개가 아닙니다. 삼중 결합도 같은 방식이며, N≡N은 946 kJ/mol입니다.
- 액체나 고체가 관여하는 반응에도 결합 엔탈피를 쓸 수 있나요?
- 모든 물질을 기체로 바꾼 뒤에만 쓸 수 있습니다. 기체가 아닌 각 물질에 대해 기화 엔탈피나 승화 엔탈피를 더하고, 결과는 특히 조심해서 해석하세요. 용액 속 반응에는 생성 엔탈피나 열량 측정이 올바른 방법입니다.