산 염기 반응은 흡열반응인 이유가 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 산이나 염기의 해리 반응의 경우에는 중화 반응과는 달리 흡열반응이라고 들었는데 어떠한 이유로 산이나 연기가 해리되는 과정에서 열이 필요한 것인지 궁금합니다.

Answer 1

산·염기와 관련된 반응이 항상 같은 열역학적 성격을 보이는 것은 아니지만, 말씀하신 산이나 염기의 해리 반응은 일반적으로 흡열적 성격을 나타내는데요, 해리 반응이란 산이 물에 녹아서 해리되거나 염기가 물에 녹아서 해리되는 반응을 말하는 것입니다. 이 과정에서 분자 내 공유 결합(H–A, O–H)이 끊어지고, 그 대신 용매와의 수소결합이나 이온-쌍 상호작용이 형성됩니다.

공유 결합을 끊기 위해서는 결합 해리에너지만큼의 에너지가 필요한데요, 즉, HA → H⁺ + A⁻ 로 가기 위해선 먼저 H–A 결합을 끊어야 하므로, 외부에서 열 에너지가 공급되어야 합니다. 반면에 해리된 이온(H⁺, A⁻ 또는 OH⁻ 등)은 물 분자와 강한 정전기적 상호작용을 하는데요, 이 과정은 일반적으로 발열적입니다. 그러나 전체 과정에서 결합을 끊는 데 드는 에너지가 용매화 과정에서 나오는 에너지보다 더 클 경우, 순반응은 흡열로 나타나는 것입니다. 감사합니다.