소금과 물이 반응할 때 열이 발생하는 이유가 무엇이죠?

Question

중3 과학 "에너지가 출입하는 화학 반응" 단원에서 소금과 물이 반응하면 열이 발생한다고 되어 있습니다. 여기서 소금과 물이 반응하면 왜 열이 발생하는지 궁금합니다. 그리고 소금물을 만들면 열이 발생해야 하는데 주변이 따뜻해지지 않는 이유도 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

소금의 분자구조상 가장 안정한 구조는 나트륨이온과 염소이온으로 쪼개지는것입니다. 즉, 소금결정은 결합에너지에 의해 서로 뭉쳐있는것이라고 볼 수 있는데요, 이 소금이 물에녹는다는것은 이온상태로 돌아간다는것이구요 이 과정에서 형성되어있던 결합에너지가 방출되게 됩니다.

따라서 물에 소금이 녹으면 열이 발생합니다.

Answer 2

안녕하세요. 과학전문가입니다.

열역학의 법칙을 이해하시면, 이 부분에 대한 해답을 얻을 수 있습니다.

간단하게 말하면,

*현상

물에 소금을 넣는다. --> 소금이 물에 녹음

*과학적 표현

물 + 소금 --> 소금물

열역학적으로 '가역반응(같이 두면 자연스럽게 일어나는 반응)'은 "에너지가 낮아지는 방향으로 진행한다." 입니다. 과학적 용어를 빌어 말하자면,

Gibbs free energy차이 (델타G) = 나중상태의 Gibbs free energy - 초기상태의 Gibbs free energy

이며 델타G가 음수이면 '가역반응' 양수이면 '비가역반응'입니다.

즉, 물 + 소금 상태의 에너지가 소금물 상태의 에너지보다 높기 때문에 '소금이 물에 녹는다.'라는 '가역반응'이 일어난 것이지요. 그리고 그 에너지 차이만큼 '열'로 발산한것입니다.

우리가 물에 소금을 넣으면 열이 발생하는데 느끼지 못하는 이유는 '우리가 느낄만큼 온도가 변하지 않아서'입니다.

그 이유는

1. 물의 비열이 높다.

2. 발생열의 크기가 작다.

풀어서 말하면 소금이 물에 녹으면서 나오는 에너지도 작고, 물 1도 올리는데 에너지가 많이 필요하여 온도가 거의 올라간것을 느끼지 못하기 때문입니다.