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과학을 사랑하는 사람들

이 세상의 모든 물질은 그 물질특유의 에너지를 가지고 있습니다. 그래서

어떤 화학반응이나 물리적 현상이 일어나면 열을 흡수하거나 열을 발산하는

현상이 생깁니다. 예를 들면 황산을 물에 녹이면 많은 열을 내는데 이것은

물에 녹아 있는 황산보다 진한 황산이 더 많은 에너지를 가지고 있기 때문입니다.

물을 증발시키면 이때 주변에서 열을 흡수하면서 온도가 내려가는데 이때에도

물이 증발하는데 필요한 열량을 주변에서 가지고 나가기 때문입니다. 그런데

화학반응의 경우에는 어떤 경우에는 생성하는 물질이 에너지가 매우 적은

화합물이 되어 많은 열을 내는 경우가 있는데 예를 들면 연소의 경우입니다.

연소를 하면 물과 이산화탄소가 생기는데 이 두 물질은 매우 에너지가 낮은

반면 수소 와 탄소 그리고 산소는 모두 원소로서 이들은 화학에서 생성열이라

하는 기준을 0 으로 정하고 있습니다. 즉 모든 원소상태의 물질을 25도씨때

0 으로 정하고 이들 원소가 서로 반응해서 생기는 화합물의 열량을 측정해서

그것을 그 물질의 생성열이라 정한것입니다. 물론 절대적인 에너지량이 아니고

사람들이 약속으로 정한 열량입니다만 이렇게 해서 만들어진 생성열을

핸드북에 올려서 물질들간의 반응을 계산하여 발열인지 흡열인지를 계산

할수가 있습니다. 그러면 탄산수소나트륨과 물 그리고 시트르산을 반응 시킬때

열이 어떻게 변할 것인지는 이들의 생성열을 찾아서 계산하면 됩니다만

제가 핸드북을 찾아보니 시트르산에 대한 생성열을 찾지못했습니다.

반면 탄산 수소나트륨의 경우 물에 녹이면 고체상태의 생성열 보다 더 많은

열을 갖는 물질로 변하는데 그 차이는 물에서 열을 빼앗아 보충하는 것입니다.

즉 물에 녹을때 온도가 내려가는 물질중에 탄산수소나트륨이 해당된다는

뜻입니다. 그러니 구연산을 넣지 않드라도 중조를 녹이는 것 만으로도 물의

온도는 내려 갑니다.

여기서 참고로 탄산수소나트륨의 분해에 대해서 그 생성열을 계산해보면

다음과 같습니다.

2NaHCO3 ==>........ Na2CO3 .........+ .........H2O ..........+ ...........CO2

2*-226.0.....==>..........-275.13.............+.......-68.32..........+..........-94.05

=-452............==>................-437.7(+14.5)

즉 2몰의 탄산수소나트륨이 분해하여 물과 탄산가스를 낼 경우에는 14.5 kcal의

열을 흡수해야 된다는 계산이 나옵니다.

고체상태의 탄산수소나트륨은 222.1 kcal/mole 의 생성열을 갖고 있어서 물에

녹을 경우 mole 당 (226-222.1=3.9 ) 3.9 kcal 2몰에 대하여 7.4 kcal가 흡수됩니다.

시트르 산에 대한 자료가 없어 완벽한 답변은 않되지만 위의 분해열과 용해열

을 볼때 둘다 흡열반응으로 22.3 kcal /2M 의 열량이 흡수되므로 온도가 내려

가는것으로 생각됩니다.(탄산수소나트륨의 분자량84g 이므로 2몰이면

168 g 이므로  온도가 매우 크게 떨어질것이 예상됩니다.

다소라도 참고가 되셨기 바랍니다.

즐거운 하루 되세요.