化学Ⅱ›反応エネルギーと平衡

反応エンタルピー

Reaction Enthalpy

直感導入 — エネルギーの丘を越える
💡 例え:山を越える登山
①化学反応 = 分子が'エネルギーの丘'を越える過程
②丘の高さ = 活性化エネルギーE_a — 反応開始に必要
③到達地が出発地より低い → 熱を放出(発熱反応)
④到達地が出発地より高い → 熱を吸収(吸熱反応)
⑤カイロ = 発熱(ΔH<0)、冷却パック = 吸熱(ΔH>0)
エンタルピーダイアグラムの可視化
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🔍 スライダーを操作!
①ΔHを負に → 生成物が反応物より下 = 発熱
②ΔHを正に → 生成物が反応物より上 = 吸熱
③どちらも遷移状態(頂上)を必ず超える
④E_a = 反応開始に必要な最小エネルギー
結合エネルギーでΔHを求める
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結合エネルギー利用の公式
ΔH = Σ(反応物結合エネルギー) − Σ(生成物結合エネルギー)
切断時吸収エネルギー − 形成時放出エネルギー
💡 なぜこの公式が成り立つか?
①全反応 = '既存結合の切断 + 新結合の形成'
②切断 = エネルギー吸収(常に+)
③形成 = エネルギー放出(常に−)
④新結合が強ければ → 放出 > 吸収 → 発熱(ΔH<0)
⑤これが'生成物がより安定'の物理的意味
ヘスの法則
ヘスの法則
ΔH総 = ΔH₁ + ΔH₂ + ΔH₃ + ⋯
反応経路に無関係で、総エンタルピー変化は始点と終点に依存
生成熱の利用
ΔH = Σ(生成物生成熱) − Σ(反応物生成熱)
単体基準の生成熱からどの反応のΔHも計算可能
💡 なぜ経路無関?
①エンタルピーは'状態関数' — 現在の状態にのみ依存
②ソウル→釜山:高速道でも国道でも標高差は同じ
③直接反応のΔHが分からなくても、他の反応を組み合わせて求められる
総まとめ
核心公式
ΔH = Σ(結合エネルギー切断) − Σ(結合エネルギー形成)
または ΔH = Σ(生成物生成熱) − Σ(反応物生成熱)
🎯 試験ポイント
①ΔH < 0:発熱反応(熱放出)— 生成物が安定
②ΔH > 0:吸熱反応(熱吸収)— 生成物が不安定
③ヘスの法則:経路無関、総ΔHは始点·終点のみ
④生成熱:単体から化合物1 mol生成時のΔH
⑤活性化エネルギーE_a:反応開始に必要な最小エネルギー