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熱化学方程式(エネルギー反応図)について教えて下さい
- 熱化学方程式(エネルギー反応図)について詳しく教えてください。
- エチレンＣ2Ｈ4の燃焼熱は1410KJ/molですが、Ｃ2Ｈ4＋Ｈ2＋2/7Ｏ2のエネルギーは図１のどの位置になるのでしょうか。
- 先生は「Ｃ2Ｈ4＋３Ｏ2＝２ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋1410KJ」としてやる、上の式と下の式の熱量が変わらないのは両辺に同じものを足したからだと言っていました。この式の熱量は相対的なものなのでしょうか？
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ヘスの法則についての質問は多いですね。 少し前にも質問に答えました。 http://oshiete1.goo.ne.jp/qa5540301.html 前の質問は「反応熱が機械的な操作で決まってしまうような印象が納得が行かない、確かに解けるがどうしてだろう」というものです。 今回の質問は「反応に関係していない物質を両辺に足して形式的に式の内容を既存の式に合わしている。こういうことで反応熱を求めていることにしっくり行かないものを感じる」ということだろうと思います。 ＞この式の熱量は相対的なものなのだということですか？ という質問も合わせて書かれています。 前の質問に書いた回答と重なりますので合わせて見てください。 ☆熱化学方程式は化学反応式（物質の変化を表している式）ではありません。 化学物質の持つエネルギーを比較している式です。 同じ元素の原子が異なる組み合わせでいろんな物質を作っている時のエネルギーの比較です。比較するためには基準が必要です。原子の種類と数もそろえる必要があります。基準としては単体を取ります。 Ｈ２＋(1/2)Ｏ２＝Ｈ２Ｏ＋２８７ｋＪ という式でのＨ２Ｏは物質を表しているのではありません。Ｈ２Ｏ１ｍｏｌの持つエネルギーという意味です。エネルギーであることを表すために記号Ｅ( )を使うと下のようになります。 Ｅ(Ｈ２)＋(1/2)Ｅ(Ｏ２)＝Ｅ(Ｈ２Ｏ)＋２８７ｋＪ この式はＨ－Ｈ，Ｏ＝Ｏの組み合わせをＨ－Ｏ－Ｈに変更するとエネルギーにどれだけの違いが出てくるかを表しています。Ｈ２，Ｏ２、Ｈ２Ｏは全く異なる物質です。物質には「＝」をつけることが出来ません。エネルギーという量であれば「＝」を使うことが出来ます。足したり、引いたりすることも出来ます。変数として扱って代入することもできます。 この式は実際に起こる反応 Ｈ２＋(1/2)Ｏ２→Ｈ２Ｏ と同じ内容を含んでいます。でも比較ですからそのまま実際に起こる変化に対応しているとは限らないのです。 ※実際に起こる変化に対応するものしかエネルギーの差を実験的に求めることは出来ません（実際起こる変化としてよく使われているのは燃焼です）。 単体を基準にした化合物のエネルギー（生成熱）の表が出来ていると便利です。実際に起こる変化の反応熱を元にして生成熱の表を作ります。その時へスの法則（化学反応におけるエネルギー保存則）を使います。この表を使うと共通の素材からできる化合物Ａと化合物Ｂのエネルギーの比較が出来るようになります。 写真の中の図の一番上に書かれているのが基準になる単体です。 ２Ｃ＋３Ｈ２＋(7/2)Ｏ２というのが素材です。 これだけの素材を使って種々の組み合わせの物質を作る時にエネルギーーにどういう違いが出てくるかを考えています。エネルギーの差が実際に起こる反応に対応するものも、そうでないものもあります。素材の量を変えればそれだけでエネルギーは変わってしまいますのでいつも共通にして考えます。それではじめて結合の違いによるエネルギーの変化を考えることが出来るようになります。 ＞「Ｃ2Ｈ4＋３Ｏ2＝２ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋1410KJ」を ＞「Ｃ2Ｈ4＋３Ｏ2＋１/２Ｏ2＋Ｈ2＝２ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋１/２Ｏ2＋Ｈ2＋1410KJ としているのもそのためです。 この式も Ｅ(Ｃ２Ｈ４)＋３Ｅ(Ｏ２)＝２Ｅ(ＣＯ２)＋２Ｅ(Ｈ２Ｏ)＋１４１０ｋＪ の意味です（燃焼の式に対応しますから１４１０ｋＪは測定可能でしょう）。 これの両辺に(1/2)Ｅ(Ｏ２)＋Ｅ(Ｈ２)を加えています。Ｅ(Ｏ２)、Ｅ(Ｈ２)はエネルギーの量を表している数字ですから共通に足しても内容は変わらないのです。
お礼
お返事ありがとうございます！ しかもとっても詳しくて… ＞☆熱化学方程式は化学反応式（物質の変化を表している式）ではありません。 化学物質の持つエネルギーを比較している式です。 そういうことなんですね！なんかそのあたりがいまいち確かじゃなくて疑問に思ってたんです。熱化学方程式はエネルギーの図にされると途端にわからなくなっちゃうので…もしまたわからなくなったらhtms42さんの下さった解説をまた参考にさせていただきたいと思います。参考URLもありがとうございます！ これからセンター試験まで頑張りたいと思います。本当にありがとうございました！