物理化学

熱化学

熱化学は反応で交換される熱を定量化し、エンタルピー、ヘスの法則、結合エネルギーを用いて熱効果を見積もります。

圧力一定では反応熱は系のエンタルピー変化に等しくなります。符号は系を基準にし、発熱反応では $\Delta H<0$ です。

モデルと物理量

式は状態・実験条件・符号規約の仮定とともに読みます。代入時は単位をそろえ、結果を解釈する前に次元を確認します。

\Delta H_{\mathrm{rxn}} = H_{\mathrm{produits}} - H_{\mathrm{réactifs}} = q_p

定義: ヘスの法則

エンタルピーは状態関数なので、全体の $\Delta H$ は初期状態と最終状態だけで決まります。熱化学反応式は反転・倍数化でき、反転時は $\Delta H$ の符号も反転します。

式中の量は対象の反応・系について定義します。標準状態量と実条件を区別し、一般式だけから機構を推定しないでください。

例: 解答例

炭素1 molの燃焼 C + O₂ → CO₂ は $\Delta H=-394$ kJ/mol です。2段階の経路が −110 と −284 kJ/mol なら、合計も −394 kJ/mol です。

解答

各段階を加えると $-110+(-284)=-394$ kJ/mol です。各式が炭素1 molを表すため、追加の係数変更は不要です。

標準生成エンタルピー $\Delta H_f^\circ$ を化学量論係数に従って用い、生成物−反応物で反応エンタルピーを求めます。結合エネルギーでは切断結合−生成結合です。

解答例のデータから得られる結果はどれですか。

この内容に合う記述はどれですか。