있잖아요, 여러분이 가끔씩 빵을 구우려 하지만
바나나가 전부 썩어있고
식기들은 녹슬어 있고,
넘어지고 식초가 담긴 단지에 베이킹 소다를 쏟아서
오븐이 폭파되는 때가 있잖아요?
친구여, 여러분과 여러분의 화학 반응은 엔탈피와 엔트로피에 희생된 겁니다.
그리고, 아이구, 그것들은 정말이지 꽤 영향력도 있죠.
여러분의 반응물들은 모두 산물이 된 것입니다.
그러면, 이 E로 시작하는 글자들은 무엇이고 그 전체적인 의미는 뭘까요?
우선, 엔탈피부터 생각해봅시다.
이건 화학 반응 중에 발생하는 에너지의 증가나 감소를 의미합니다.
모든 분자들은 특정한 양의 화학적인 잠재 에너지를 가지고 있죠.
이 에너지들은 분자를 이루는 원자들이 결합된 부분에 저장됩니다.
많은 에너지가 저장된 화학 물질들은 불안정하고
덕분에 반응을 더 잘 일으킬 가능성이 많죠.
반응이 일어날 때의 에너지 흐름을 그림으로 나타내 봅시다.
수소와 산소의 연소를 미니 골프를 치는 것으로 나타내 보겠습니다.
우리의 목표는 공, 즉 반응물을 약간 띄워서 언덕모양처럼 상승하게 한 후
가파른 내리막길 아래로 보내는 것입니다.
공이 언덕을 올라갈 때,우리는 공에 에너지를 더 넣어야 합니다.
그리고 공이 내려가기 시작하면 공은 에너지를 주변에 발산하죠.
구멍은 산물이나 반응의 결과물을 나타냅니다.
반응 단계가 끝나면 공은 구멍 안으로 들어가고
우리는 산물을 얻게 됩니다.
물 말이죠.
이것이 오븐이 폭발했던 것과 같은 과정이고
이걸 발열 반응이라고 부릅니다.
화학 물질의 최종 에너지가
최초의 에너지 보다 적고
주변 환경에 영향을 미쳤다는 의미죠.
빛이나 열 같은 것들로요.
그러면 이제 정 반대의 성격을 가진 반응으로 넘어가봅시다.
바로 흡열 반응이죠.
이것은 최종 에너지가 최초의 에너지 보다 더 많다는 의미입니다.
이게 바로 우리가 빵을 구워서 일으키려는 반응이죠.
오븐에서 발산되는 열은 달걀의 단백질이나
버터의 다양한 화합물들의 화학적 구조를 바꾸게 되는 겁니다.
그러니까, 이게 바로 엔탈피라는 겁니다.
여러분도 예상했겠지만
발열 반응은 흡열 반응보다 더 자주 일어납니다.
발열 반응에 필요한 에너지가 더 적기 때문이죠.
그런데 그것은 반응을 일으키는 또 다른
독립적인 요소가 있기 때문이기도 합니다.
바로 엔트로피 입니다.
엔트로피는 화학 물질의 임의성을 측정합니다.
여기 수 많은 골프공으로 만든 피라미드가 있습니다.
이것은 가지런한 구조이고, 엔트로피가 적다는 것을 의미합니다.
그런데 이 피라미드가 무너지면 공들이 높고 넓게 튀면서
모든 곳에 혼란이 생기죠.
이런 일이 너무 심하게 일어나서 어떤 공들은 언덕을 넘어가기도 합니다.
이런 일을 불안정화나 높은 엔트로피로 변화하는 상태가
반응이 일어날 수 있게 해 주는 것입니다.
골프공들을 실제 화학 물질이라고 한다면
이런 불안정한 구조로의 변화는
몇몇 반응물이 언덕을 넘어갈 수 있게 해줍니다.
즉, 반응이 일어나게 해주는 것이죠.
여러분은 엔탈피와 엔트로피가 작용하는 것을
저녁을 하기 위해 피운 모닥불에서도 볼 수 있습니다.
성냥이 연소 흡열 반응을 일으키기에 충분한 에너지를 넣어주고
그 에너지가 장작 안에 있는
불에 잘 타고 많은 에너지를 가진 물질을
적은 에너지를 가진 물질인 이산화탄소와 물로 바꿔주는 거죠.
여기서 엔트로피는 반응이 잘 되고 오래가도록 도와줍니다.
가지런하고 조직된 나무조각이
이제 임의적으로 움직이는 수증기와 이산화탄소로 변화되었기 때문이죠.
그리고 이 발열반응으로 생긴 에너지는
여러분의 저녁을 만들기 위한 흡열반응을 일으키는 힘이 되는 것이죠.
맛있게 많이 드세요!