유기화학을 공부하고 있는 학생입니다.
주위에서 메탄연소에대해 전체적인 틀은 알고있지만 오개념을 가지고 계신분들이 많아서
제가 알고있는 자그마한 지식을 풀어볼까 합니다.
메탄연소
가스레인지 다들 사용해보 셨죠?
과학공부 어느정도 하신분들에게도 가스레인지에서 열에대해 물어보면
대부분의 사람들이 "탄소와 수소사이의 결합이 끊어져, 그로인해 발생한 에너지로 인해서요"
좋은 답변이지만 메탄의 모든연소 반응을 포함 하지는 못하는 개념들입니다.
메탄은 CH4로 탄소하나에 수소 네개가 결합되있는 구조입니다.
메탄의 연소반응은 전체적으로 봤을때 흡열 반응입니다. C H 사이의 결합을 끊기위해선 외부에서 에너지가 유입되어야 되는거죠.
다시말해 C H 사이의 결합이 끊어지려면 외부에서 에너지가 유입되어야 되고 주위의 에너지는 상대적으로 낮은 상태가 되죠.
정리하자면, C H 사이의 결합은 스스로 끊어지는 자발적인 반응이 아닌 주위에서 에너지가 유입되는 반응입니다.
에너지를 얻어쓰는 입장인데 열방출은 말이 안되는 거죠.
그럼 열은 어떻게 생기는 걸까요?
외부에서 얻은 에너지로 CH4는 C와 H로 나눠지게 됩니다. C와 H는 CH4인 상태보다 자유롭고 또한 반응성이 큰상태가 됩니다.
(외부에서 에너지를 얻은 상태이므로 포텐셜 에너지가 CH4보다 높은 상태입니다. 다시말해, 반응성이 큰 상태죠)
이때 C와 H는 공기중의 O2와 결합하게 되는데 이때 만들어지는 물질이 CO2와 H20 입니다.
(CO2는 에너지 측면에서 볼때 "찌꺼기"로 불리는 경우가 많습니다. 결합하면서 자신이 가지고 있던 에너지를 외부로 방출했기 때문입니다
에너지 측면에서보면 크게 의미가 없는 양의 에너지를 가지고 있는셈이죠)
산소와 수소가 결합할때 그리고 탄소와 산소가 결합할때 이 두 반응 모두 발열 반응입니다. 주위로 에너지를 방출 하는 반응이죠.
따라서 메탄연소에서 우리가 느낄수 있는 열은 메탄의 결합이 끊어져서라기 보단
서로 끊어진 수소와 탄소가 공기중의 산소와 반응하여 만들어진 물과 이산화탄소가 결합중 방출한 에너지가 열 에너지 형태로 방출되어
그 열을 우리가 사용하고 있는겁니다 ~^^
내용과 상관 없는 말이지만... 세월호 유가족분들 힘내시고.. 하루 빨리 좋은 소식 생겼으면 좋겟네요 ㅠㅠㅠㅠ
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