반응 엔탈피 계산기
균형 맞춘 반응식을 상태와 함께 입력하면 생성 엔탈피로부터 ΔH°rxn을 구합니다. 두 합계, 계산 과정, 주어진 양의 임의 화학종에 대한 열, 고를 수 있는 값의 표를 함께 보여 줍니다. 두 번째 모드에서는 헤스 법칙으로 알려진 반응들을 더합니다. 무료이며 회원가입이 필요 없습니다.
균형 맞추고 상태를 포함한 반응식: CH4(g) + 2 O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(l). +의 앞뒤에 공백을 두고, 전하는 Na+ 또는 SO4^2-처럼 쓰며, 표에 없는 화학종은 C8H18(l)@-250.1처럼 @값을 붙이세요.
결과
-890.5 kJ
ΔH°rxn
발열 (ΔH < 0)
열 흐름
-965.1 kJ
생성물의 Σ ΔfH°
-74.6 kJ
반응물의 Σ ΔfH°
화학종
| 구분 | 계수 | 화학종 | ΔfH° (kJ/mol) | 계수 × ΔfH° (kJ) |
|---|---|---|---|---|
| 반응물 | 1 | CH₄(g) | -74.6 | -74.6 |
| 반응물 | 2 | O₂(g) | 0 | 0 |
| 생성물 | 1 | CO₂(g) | -393.5 | -393.5 |
| 생성물 | 2 | H₂O(l) | -285.8 | -571.6 |
계산 과정
Σ 생성물 = 1 × (-393.5) + 2 × (-285.8) = -965.1
Σ 반응물 = 1 × (-74.6) + 2 × (0) = -74.6
ΔH°rxn = Σ 생성물 − Σ 반응물 = -965.1 − (-74.6) = -890.5 kJ
| 화학종 | 이름 | ΔfH° (kJ/mol) | 반응식에 추가 |
|---|---|---|---|
| H₂(g) | Hydrogen | 0 | |
| O₂(g) | Oxygen | 0 | |
| N₂(g) | Nitrogen | 0 | |
| F₂(g) | Fluorine | 0 | |
| Cl₂(g) | Chlorine | 0 | |
| Br₂(l) | Bromine | 0 | |
| I₂(s) | Iodine | 0 | |
| C(graphite) | Carbon (graphite) | 0 | |
| S(s) | Sulfur (rhombic) | 0 | |
| P(s) | Phosphorus (white) | 0 | |
| Na(s) | Sodium | 0 | |
| K(s) | Potassium | 0 | |
| Mg(s) | Magnesium | 0 | |
| Ca(s) | Calcium | 0 | |
| Al(s) | Aluminum | 0 | |
| Fe(s) | Iron | 0 | |
| Cu(s) | Copper | 0 | |
| Zn(s) | Zinc | 0 | |
| Ag(s) | Silver | 0 | |
| C(diamond) | Carbon (diamond) | 1.9 | |
| O₃(g) | Ozone | 142.7 | |
| Br₂(g) | Bromine | 30.9 | |
| I₂(g) | Iodine | 62.4 | |
| H₂O(l) | Water | -285.8 | |
| H₂O(g) | Water | -241.8 | |
| H₂O₂(l) | Hydrogen peroxide | -187.8 | |
| HF(g) | Hydrogen fluoride | -273.3 | |
| HCl(g) | Hydrogen chloride | -92.3 | |
| HBr(g) | Hydrogen bromide | -36.3 | |
| HI(g) | Hydrogen iodide | 26.5 | |
| H₂S(g) | Hydrogen sulfide | -20.6 | |
| NH₃(g) | Ammonia | -45.9 | |
| N₂H₄(l) | Hydrazine | 50.6 | |
| PH₃(g) | Phosphine | 5.4 | |
| CO(g) | Carbon monoxide | -110.5 | |
| CO₂(g) | Carbon dioxide | -393.5 | |
| CH₄(g) | Methane | -74.6 | |
| C₂H₆(g) | Ethane | -84 | |
| C₃H₈(g) | Propane | -103.8 | |
| C₂H₄(g) | Ethene (ethylene) | 52.4 | |
| C₂H₂(g) | Ethyne (acetylene) | 227.4 | |
| C₆H₆(l) | Benzene | 49.1 | |
| CH₃OH(l) | Methanol | -239.2 | |
| CH₃OH(g) | Methanol | -201 | |
| C₂H₅OH(l) | Ethanol | -277.6 | |
| C₂H₅OH(g) | Ethanol | -234.8 | |
| CH₃COOH(l) | Acetic acid | -484.3 | |
| CCl₄(l) | Carbon tetrachloride | -128.2 | |
| CHCl₃(l) | Chloroform | -134.1 | |
| CH₃Cl(g) | Chloromethane | -81.9 | |
| CS₂(l) | Carbon disulfide | 89 | |
| HCN(g) | Hydrogen cyanide | 135.1 | |
| C₆H₁₂O₆(s) | Glucose | -1273.3 | |
| NO(g) | Nitrogen monoxide | 91.3 | |
| NO₂(g) | Nitrogen dioxide | 33.2 | |
| N₂O(g) | Dinitrogen monoxide | 81.6 | |
| N₂O₄(g) | Dinitrogen tetroxide | 11.1 | |
| SO₂(g) | Sulfur dioxide | -296.8 | |
| SO₃(g) | Sulfur trioxide | -395.7 | |
| HNO₃(l) | Nitric acid | -174.1 | |
| H₃PO₄(s) | Phosphoric acid | -1284.4 | |
| PCl₃(l) | Phosphorus trichloride | -319.7 | |
| PCl₅(g) | Phosphorus pentachloride | -374.9 | |
| Na₂O(s) | Sodium oxide | -414.2 | |
| MgO(s) | Magnesium oxide | -601.6 | |
| CaO(s) | Calcium oxide | -634.9 | |
| BaO(s) | Barium oxide | -548 | |
| Al₂O₃(s) | Aluminum oxide | -1675.7 | |
| FeO(s) | Iron(II) oxide | -272 | |
| Fe₂O₃(s) | Iron(III) oxide | -824.2 | |
| Fe₃O₄(s) | Iron(II,III) oxide | -1118.4 | |
| CuO(s) | Copper(II) oxide | -157.3 | |
| Cu₂O(s) | Copper(I) oxide | -168.6 | |
| TiO₂(s) | Titanium dioxide | -944 | |
| PbO₂(s) | Lead(IV) oxide | -277.4 | |
| Mg(OH)₂(s) | Magnesium hydroxide | -924.5 | |
| Ca(OH)₂(s) | Calcium hydroxide | -985.2 | |
| NaF(s) | Sodium fluoride | -576.6 | |
| NaCl(s) | Sodium chloride | -411.2 | |
| NaBr(s) | Sodium bromide | -361.1 | |
| KCl(s) | Potassium chloride | -436.5 | |
| KBr(s) | Potassium bromide | -393.8 | |
| MgCl₂(s) | Magnesium chloride | -641.3 | |
| CaCl₂(s) | Calcium chloride | -795.4 | |
| CaF₂(s) | Calcium fluoride | -1228 | |
| AlCl₃(s) | Aluminum chloride | -704.2 | |
| AgCl(s) | Silver chloride | -127 | |
| AgBr(s) | Silver bromide | -100.4 | |
| ZnCl₂(s) | Zinc chloride | -415.1 | |
| CuCl₂(s) | Copper(II) chloride | -220.1 | |
| PbCl₂(s) | Lead(II) chloride | -359.4 | |
| NH₄Cl(s) | Ammonium chloride | -314.4 | |
| NH₄NO₃(s) | Ammonium nitrate | -365.6 | |
| NaNO₃(s) | Sodium nitrate | -467.9 | |
| KNO₃(s) | Potassium nitrate | -494.6 | |
| AgNO₃(s) | Silver nitrate | -124.4 | |
| Na₂CO₃(s) | Sodium carbonate | -1130.7 | |
| K₂CO₃(s) | Potassium carbonate | -1151 | |
| CaCO₃(s) | Calcium carbonate (calcite) | -1207.6 | |
| BaCO₃(s) | Barium carbonate | -1213 | |
| Na₂SO₄(s) | Sodium sulfate | -1387.1 | |
| K₂SO₄(s) | Potassium sulfate | -1437.8 | |
| CaSO₄(s) | Calcium sulfate | -1434.5 | |
| BaSO₄(s) | Barium sulfate | -1473.2 | |
| (NH₄)₂SO₄(s) | Ammonium sulfate | -1180.9 | |
| ZnS(s) | Zinc sulfide (sphalerite) | -206 | |
| PbS(s) | Lead(II) sulfide | -100.4 | |
| CuS(s) | Copper(II) sulfide | -53.1 | |
| H⁺(aq) | Hydrogen ion | 0 | |
| OH⁻(aq) | Hydroxide ion | -230 | |
| Na⁺(aq) | Sodium ion | -240.1 | |
| NH₄⁺(aq) | Ammonium ion | -132.5 | |
| Mg²⁺(aq) | Magnesium ion | -466.85 | |
| Fe²⁺(aq) | Iron(II) ion | -89.1 | |
| Fe³⁺(aq) | Iron(III) ion | -48.5 | |
| Ag⁺(aq) | Silver ion | 105.6 | |
| F⁻(aq) | Fluoride ion | -332.6 | |
| Cl⁻(aq) | Chloride ion | -167.2 | |
| Br⁻(aq) | Bromide ion | -121.6 | |
| I⁻(aq) | Iodide ion | -55.2 | |
| SO₄²⁻(aq) | Sulfate ion | -909.3 | |
| CH₃COO⁻(aq) | Acetate ion | -486 | |
| HNO₃(aq) | Nitric acid | -207.4 | |
| H₂SO₄(aq) | Sulfuric acid | -909.3 | |
| NaF(aq) | Sodium fluoride | -572.8 | |
| NaCl(aq) | Sodium chloride | -407.3 | |
| NaBr(aq) | Sodium bromide | -361.7 | |
| NaNO₃(aq) | Sodium nitrate | -447.5 | |
| Pb(NO₃)₂(aq) | Lead(II) nitrate | -416.3 |
출처: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th ed., LibreTexts “T1: Standard Thermodynamic Quantities”에 수록. 다른 편람은 끝자리 한두 자리가 다를 수 있습니다.
반응 엔탈피 계산기 사용 방법
- 1. 균형 맞춘 반응식을 상태와 함께 쓰세요. 예: CH4(g) + 2 O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(l). +의 앞뒤에 공백을 두고, (g), (l), (s), (aq)를 사용하며, 이온은 Na+ 또는 SO4^2-처럼 씁니다. 입력하는 대신 표에서 “+ 반응물” 또는 “+ 생성물”을 눌러도 됩니다.
- 2. 표시된 항목을 고치세요. 표에 없는 화학종은 이름이 표시되고, 물처럼 여러 상태로 존재하는 화학종은 상태를 물어봅니다. 그 생성 엔탈피 ΔfH°를 알고 있다면 @를 붙여 직접 입력하세요. 예: C8H18(l)@-250.1.
- 3. ΔH°rxn을 읽으세요. 두 합계, 각 화학종의 기여, 계산 과정이 나옵니다. 답은 입력한 계수에 따라 달라지므로, 반응식의 균형이 맞지 않으면 도구가 경고합니다.
- 4. 실제 양을 구하세요. 화학종과 mol 또는 g 단위의 양을 고르면 방출되거나 흡수되는 열을 구합니다. 헤스 법칙 모드로 바꾸면 알려진 반응들을 더할 수 있습니다.
공식
생성 방식
ΔH°rxn = Σ n·ΔH°f(생성물) − Σ m·ΔH°f(반응물)
기준 상태
표준 상태에 있는 원소는 ΔH°f = 0
헤스 법칙
ΔH(net) = Σ (배수 × ±각 단계의 ΔH)
표준 생성 엔탈피 ΔH°f는 화합물 1 mol이 가장 안정한 형태의 원소들로부터, 1 bar와 이 표에서 쓰는 298.15 K에서 생성될 때의 엔탈피 변화입니다. 원소는 생성되는 데 변화가 필요 없으므로 ΔH°f가 0입니다. 예: O₂(g), H₂(g), Br₂(l), 흑연 등. 계수 n은 각 값에 곱해지므로, 답은 쓴 그대로의 반응 1 mol당 엔탈피 변화입니다. 모든 계수를 두 배로 하면 ΔH°rxn도 두 배가 됩니다.
실제 예시: 메탄 연소
CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(l)에서, ΔH°f 값은 CH₄(g) −74.6, CO₂(g) −393.5, H₂O(l) −285.8 kJ/mol입니다:
- 생성물: 1 × (−393.5) + 2 × (−285.8) = −965.1 kJ
- 반응물: 1 × (−74.6) + 2 × 0 = −74.6 kJ
- ΔH°rxn = −965.1 − (−74.6) = CH₄ 1 mol 연소당 −890.5 kJ
부호는 이 반응이 발열 반응임을 뜻합니다. H₂O(l)을 H₂O(g), −241.8 kJ/mol로 바꾸면 답은 −802.5 kJ이 됩니다. 그 차이 88.0 kJ은 수증기 2 mol이 응축될 때 각각 44.0 kJ을 내는 열입니다. 그래서 상태 기호는 장식이 아닙니다. 기호를 빼면, 같은 화학식에 항목이 여럿 있을 때 도구가 원하는 항목을 고르라고 요청합니다.
실제 양을 구하려면 “다음 대상의 열 표시”에서 CH₄(g)를 고르고 10 g을 입력하세요. 몰질량은 16.043 g/mol이므로 10 g은 0.6233 mol이고, 방출되는 열은 0.6233 × 890.5 = 555.1 kJ입니다. 다른 예로 포도당 C₆H₁₂O₆(s) + 6 O₂(g) → 6 CO₂(g) + 6 H₂O(l)은 ΔH°rxn = 6(−393.5) + 6(−285.8) − (−1273.3) = −2802.5 kJ이며, 10 g당 약 155.6 kJ이 방출됩니다.
헤스 법칙: 알려진 반응 결합하기
엔탈피는 상태 함수이므로 반응의 엔탈피 변화는 어떤 경로로 도달하든 같으며, 목표 반응의 ΔH는 목표 반응을 이루는 단계들의 ΔH를 더한 값입니다. 세 가지 규칙이 모든 경우를 다룹니다. 반응을 역방향으로 쓰면 ΔH의 부호를 바꾸고, 배수를 곱하면 ΔH에도 같은 수를 곱하며, 결과들을 더할 때 양쪽에 나타나는 화학종은 소거합니다.
C(s) + ½O₂(g) → CO(g)의 ΔH를 구해 봅시다. 이 반응은 항상 일부 CO₂가 함께 생기므로 깔끔하게 측정할 수 없습니다. 그래서 C(s) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH = −393.5 kJ과, CO(g) + ½O₂(g) → CO₂(g), ΔH = −283.0 kJ을 역방향으로 쓴 것을 결합합니다. 역방향으로 쓰면 −283.0이 +283.0이 되고, 합은 −393.5 + 283.0 = −110.5 kJ입니다. 이는 CO의 표준 ΔH°f와 일치합니다. 헤스 법칙 모드에서는 각 단계의 ΔH를 입력하고, 두 번째 단계를 역방향으로 설정하면 도구가 계산합니다. 도구는 입력한 숫자를 더할 뿐이며, 단계들이 실제로 목표 반응식을 이루는지 확인하는 것은 사용자의 몫입니다.
숫자의 출처와 한계
값은 CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th edition (2004)에서 298.15 K 기준으로 가져왔으며, LibreTexts “T1: Standard Thermodynamic Quantities”에 수록되어 있습니다. 다른 편람은 끝자리 한두 자리가 다릅니다. 예를 들어 NBS 표는 NO(g)에 대해 90.25를 주지만, 이 판은 91.3입니다. 결과는 298.15 K의 표준 상태 엔탈피이며, 여러분의 온도에서 값이 아닙니다. 수용액의 이온은 무한 희석 상태이고, H⁺(aq)는 관례에 따라 0으로 둡니다.
자주 묻는 질문
- 생성 엔탈피로부터 반응 엔탈피를 구하는 공식은 무엇인가요?
- ΔH°rxn = Σ n·ΔH°f(생성물) − Σ m·ΔH°f(반응물)이며, 여기서 n과 m은 균형 맞춘 반응식의 계수입니다. 각 ΔH°f에 계수를 곱하고, 생성물 쪽과 반응물 쪽을 따로 더한 다음, 생성물 합에서 반응물 합을 뺍니다.
- 원소의 생성 엔탈피가 0인 이유는 무엇인가요?
- 생성은 화합물을 표준 상태의 원소로부터 만드는 것으로 정의되므로, 표준 상태에 있는 원소는 생성되는 데 변화가 필요 없습니다. O₂(g), H₂(g), Br₂(l), 흑연은 0입니다. 같은 원소라도 다른 형태는 그렇지 않습니다. 다이아몬드는 +1.9 kJ/mol이고, 오존 O₃(g)은 +142.7 kJ/mol입니다.
- ΔHf에 계수를 곱해야 하나요?
- 네. 표의 각 ΔH°f는 1 mol에 대한 값이므로, 계수 2는 값의 두 배를 뜻합니다. 최종 ΔH°rxn은 쓴 그대로의 반응 1 mol당 값이며, 모든 계수를 절반으로 하면 답도 절반이 됩니다.
- ΔH가 음수라는 것은 무엇을 뜻하나요?
- ΔH가 음수이면 정압에서 반응이 주변으로 열을 방출한다는 뜻이며, 발열 반응입니다. 양수이면 열을 흡수하는 흡열 반응입니다. 부호는 반응 속도에 대해 아무것도 말해 주지 않으며, 그 자체로 자발성을 결정하지도 않습니다. 자발성은 ΔG로 판단해야 합니다.
- 물의 상태가 답을 바꾸는 이유는 무엇인가요?
- 액체 물과 기체 물은 생성 엔탈피가 다릅니다. 각각 −285.8과 −241.8 kJ/mol입니다. H₂O(l)이 생성될 때는 응축이 방출하는 추가 44.0 kJ/mol도 함께 방출되므로, 물이 액체로 남으면 같은 연소가 더 발열성이 큽니다.
- 내 답이 교과서와 조금 다른 이유는 무엇인가요?
- 편람마다 표의 값이 조금씩 다르고, 일부는 0.1 또는 1 kJ/mol 단위로 반올림합니다. 강의가 사용하는 표를 확인하고, 점수가 그 값에 달려 있다면 각 화학종에 @를 붙여 교과서의 값을 직접 입력하세요.