【化学】熱化学NO.1　化学反応による熱の種類

化学変化には、必ず熱の出入りが伴います。

例えば、炭素が完全燃焼すると、次のような反応が起こります。
$C+O_{2}\rightarrow CO_{2}$
この時、Cが1mol燃焼すると、約349kJの熱が発生します。

f:id:pythonjacascript:20180922233209j:plain:h250

このように、どのような反応が起これば、どれだけの熱量が発生（吸収)するのかを考えていくのが熱化学の目的です。

因みに、なぜ熱が発生するのかというと、反応の前後で、物質の持つエネルギーの和が異なるからです。例えば、上の炭素の例では、349kJの熱を大気中に放出している、ということは、反応によって物質の持つエネルギーが349kJ減少した、ということです。

また、熱が発生する化学反応を発熱反応、熱を吸収する化学反応を吸熱反応と言います。

1.反応熱の種類
状態変化に伴う熱の出入り

1.反応熱の種類

化学反応によって発生・吸収される熱のうち、いくつかには名前が付けられています。

それらは、以下の4つです！

ここで、一つ注意点ですが、今から紹介する熱は全て、基準となる物質1molを反応させたときの熱量（kJ）です。なので、物質2molの反応熱が知りたければ与えられた値を2倍しなければいけません。この点に注意すれば、特に問題はありません。

「どの物質が1molなのか？、何を基準とすればいいのか？」については、問題文で明記されているはずなのでご安心ください。「...炭素の燃焼熱を394kJとします。」のように書かれています。もしそう書かれていたら「ああ、炭素1molを燃やしたら394ｋJの熱が発生するんだな」と考えてください。

・燃焼熱
・生成熱
・中和熱
・溶解熱

生成熱から順番に見ていきます。

生成熱

生成熱とは、物質（1mol）が単体から作られるときに発生または吸収する熱です。

例えば、塩化銅（Ⅱ）1mol を作るには、銅（Ⅱ）と塩素が1molずつ必要になります。そして、このような反応が起こります。
$Cu+Cl_2\rightarrow CuCl_2$
この反応によって、220kJの熱が発生します。

f:id:pythonjacascript:20180922234344j:plain:h250
（ $CuCl_2$ の写真）

熱化学方程式で書くと、こうなります。
$Cu_{(固)} + Cl_{2(気)} = CuCl_{(固)} + 220kJ$

燃焼熱

燃焼熱とは、物質（1mol）が完全燃焼するときに発生する熱です。

例えば、炭素の燃焼熱は冒頭で書いた通り、394kJです。
$C+O_{2}\rightarrow CO_{2}$
この反応によって、394kJの熱が発生します。

熱化学方程式で書くと、こうなります。
$C_{(黒)} + O_{2(気)} = CO_{2(気)} + 394kJ$

f:id:pythonjacascript:20180922235509j:plain
（ $C$ の燃焼の写真）

中和熱

中和熱とは、酸と塩基が反応し、1molの水ができるときの反応熱のことです。

もう一度言います。「1molの水ができるときの熱量」です。
つまり、中和によって発生する水の物質量を基準としているのです。

例えば、塩酸と水酸化ナトリウム水溶液の中和反応の中和熱は55.8kJです。
$HCl+NaOH\rightarrow NaCl + H_{2}O$
それは、このような反応式で表すことができますが、この時もし水が2mol発生していれば、発生した熱量は $55.8 \times 2 = 116kJ$ となります。