2010年03月05日

熱化学方程式


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発展記事:反応熱の種類

熱化学方程式について勉強しましょう。


熱化学方程式は何故「方程式」と呼ばれるのか


→の代わりに=使ってるから方程式…?


どういうことやねん!!!


ということで。



まずは捉え方のイメージをお伝えしましょう。



CO2

これを見ると、Cが1個、Oが2個くっついてできた分子っぽい、っていう感じがしますねぇ。

C+O2→CO2

なんて式をみたら、ますますそんな感じがします。

C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+ 394kJ

を見ても、割とそんな感じがします。


…が!!ここで!!そのイメージを!がんばって変えてみて!!


つまりどういうことかというと

C(黒鉛) O2(気) CO2(気)

これらを、「そういう物質」って捉えるんじゃなくて

その物質1molが持ってるエネルギーを表すもの」って考えてみてください!!


C(黒鉛)は、C(黒鉛)1molが持ってるエネルギーの値のことだと!数値のことだと!

数学でいうxみたいに、数値を表すものだと!


数値だとすると


C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+ 394kJ


もわからなくもないですよね。


右辺の394kJっていうのをとっちゃうと


C(黒鉛)+O2(気) > CO2(気)

っていう不等式にもなる。


…こんな不等式はテストの答案とかには書かないでくださいね。


でも、この不等式の意味はわかるはず。


Cが1molとOが2molあるときに

CO2(気)っていう状態よりも、

C(黒鉛)+O2(気)っていう状態のほうが

持ってるエネルギーが大きい
ってこと。


で、どれだけ大きいのかっていうと、どっかの人がなんとかして求めた結果

394kJだった。


ということで、さっきの不等式

C(黒鉛)+O2(気) > CO2(気)


の右辺に、その差394kJを足すと

C(黒鉛)+O2(気) = CO2(気) +394kJ

という「方程式」になるわけですよ!!



これが熱化学方程式のイメージ。




普通の

2H2+O2→2H2O

みたいな化学反応式とは全然感じが違うものなんですよ。




あー、方程式っぽい感じね」っていうイメージはできてきました?



そしたら、最後に「安定」という言葉を説明して、この記事を終えておきましょう。



今後ちょいちょい出てくることになると思います。「安定」という言葉。



物質が「安定」ってどういうことなのか



安定、は、わかりやすくいうと、「変化しにくい」ってことです。


逆に、不安定な物質は変化しやすい


めっちゃくちゃ不安定な物質は、放射性物質で有名なウランとかプルトニウムとか。


こいつらは、ほっとくだけで自分で勝手に壊れて違う物質に変化します


で、身近なところだと、割と不安定なのが水素H2や酸素O2

どっちも気体ですね。

こいつらは、燃焼反応によって割と簡単に違う分子になります

で、かなり安定なのが窒素N2とか二酸化炭素CO2


何かに火をつけて燃える反応のとき、空気中の酸素は減りますが、窒素は全然減りません。空気の80%は窒素なのに。

安定で変化しにくいってことは、反応になかなか関与してこない、っていうことなんですよ。

こいつを反応させるには、窒素のとこで習う「ハーバーボッシュ法」っていう家庭ではとてもできないような方法を使います。


二酸化炭素は、ものが燃える反応で生じますが、二酸化炭素が何かに変化する反応、ってなかなかないんですよ。当然火なんかつかないし。

二酸化炭素が変化する反応といったら光合成がありますが、これまだ人工的にやるの成功してなかったはず。


安定な物質は、反応させるのが難しい、ってことです。



さて。安定な物質は変化しにくい、ってわかったところで、大事なこと言います。



たくさんエネルギーを持ってる物質ほど、不安定!!



エネルギーが高い状態っていうのは、不安定なんです。


簡単な例で言うと、ボールが高いところにある状態と、低いところにある状態。どっちが変化しやすいか、って言ったら、高いところにある状態のほうが変化しやすいです。落ちて低い状態に変化するからね。


で、ボールが高いところにあるとき、ボールは「位置エネルギー」っていうのを持ってます。まあ、物理やってない人は関係ないので聞き流していいですw


でもイメージはそんな感じ。


例えば。C(黒鉛)+O2(気) っていう状態は

CO2(気)っていう状態に変化する時、エネルギーを放出しますよね。

普通に炎だして外に熱出しながら燃えます。


その、炎の熱(や光や音)のエネルギーっていうのは

C(黒鉛)やO2が持ってたエネルギーと、CO2(気)が持つエネルギーの差分
なのね。


C(黒鉛)+O2(気)っていう状態のほうが持ってるエネルギーが大きくて不安定で

それが、ボールが高いところから落ちるように、持ってるエネルギーを外に出しながら、エネルギーが低くて安定なCO2(気)っていう状態に向かっていくわけです。




だから、熱化学方程式で

△=□+30kJ ってあったら

△のほうが持ってるエネルギーが大きいので不安定で、□のほうが安定。ということになる。


もちろん、△から□に変化する反応は発熱反応です。



ってことは、発熱反応っていうのは安定な状態に向かう反応なので、起こりやすい反応なんですね。


逆に、吸熱反応ってのは起こりにくい反応なんです。



「でも実際に吸熱反応起こっとるやないか!!!」



はい。そうなんですよ。吸熱反応は「起こりにくい」であって「起こらない」わけじゃない… 絶対じゃないので注意してください!



以上!


…ちなみに、吸熱反応が起こる場合の中には、外からエネルギーを加えてやらなくても
勝手に起こる場合があります。それは、コーヒーに垂らしたミルクが勝手に広がってくみたいに分子やらなんやらがバラバラになっていく反応なんですが、それはまた、別のお話。


〜今回のまとめ〜
熱化学方程式に出てくる分子とかは、「その物質1molが持つエネルギー」を表す
「安定」とは、持ってるエネルギーが低いことを言う

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posted by 真田正大 at 00:07 | Comment(11) | TrackBack(0) | 物質の変化、熱
この記事へのコメント
私も教育関係のブログをしているので、コメント残してくれると嬉しいです(*^_^*)
ちなみに私のブログでは、絶対に成績アップする勉強法を紹介しています♪もちろん私も賢くなりたいので実践しています(笑)それを日々ブログに更新して、この勉強法の素晴らしさを伝えています☆
http://froce.seesaa.net/?1265709708

真田正大
コメントありがとうございます。
ブログ拝見いたしました。
お互い頑張っていきたいですね!
Posted by yuu at 2010年03月06日 22:32
はじめまして。

高校攻略ノートですか。
私の勧めている学習法、ブログにしようとしたら…単純明快、大した記事量を確保できませんでした。。

真田正大
「学習法」について書いてある本が多く出てますが、確かに、単純明快で短くまとめられる学習法の方が本質的なのかもしれませんね。
Posted by at 2010年05月24日 18:56
わかりやすくて
感動で
なきそう。。

真田正大
泣かないでください笑
ありがとうございます。今後もよろしくお願いします
Posted by ナポリタン at 2010年10月22日 17:05
 今度、テストがこの範囲であるので助かりました。
 授業を聞いてもあまりよく分からなかったのですが、これを読んだら納得できました。
 本当にありがとうございました。

真田正大
納得してもらうために書いているので、そう言っていただけると嬉しいです。ありがとうございます。
Posted by マヤ at 2010年12月08日 20:14
分かりやすぃー。
ホントこのサイトのおかげでが前よりも理解ができるようになりました。感謝感激です!!^^
ホントにありがとうございます!!

真田正大
こちらこそ、お役に立てていただけたようで、ありがとうございます。是非今後もご利用ください。
Posted by アッキー at 2011年02月19日 22:43
テスト近いのに全然わかってなかった
のですが、理解できました!

これから愛用させてもらっていいですかっ


真田正大
コメントありがとうございます。是非愛用してください!
Posted by らいと at 2011年11月26日 20:41
わかりやすいです!
数日前にこの範囲のテストがあったのですが...
...お恥ずかしながら欠点でした。
クラスに満点の方1人いらしたんですけどね!(他の人はみんな50点以下なのに)
大学二次レベルの問題なのに完全回答もとめられてたんですけどね!(今日直しを居残りでやったのですが...50分で解くもののはずなのに4時間かかりました)
テスト前...せめてテスト直し前ににこのサイトにたどり着けていたらよかったです...。(泣)
これからは愛用させていただきますね。

真田正大
4時間居残りですか!それは大変ですね・・・私も私も日々居残りさせられていたので、気持ちはわかります。私の場合は課題の未提出でした。
是非これからもお越しください!
Posted by まいこ at 2011年12月08日 01:56

熱化学方程式の意味がわからず,期末テストがめちゃくちゃ不安な状況だったのですが
この記事を見て安心しました!

これからも宜しくお願いします!!1
Posted by ちゅう at 2012年02月25日 14:55
すみませんが熱化学方程式の方程式を教えてください。
Posted by 名無し at 2012年11月06日 21:39
熱化学方程式すごい理解できました(´;ω;`)

ありがとうございました!
Posted by みねらる at 2013年01月17日 09:12
化学って面白いのに教科書の内容だけだと、どうも……っていう感じあるのですよね。受験に特化すれば、仕方ないかも知れませんが、やはりそれだけでは行き詰まってしまいますから。
それを、すごく身近な例を引用して解説できる博識ぶりに感動しました。
今後も参考にさせていただきます。
Posted by ああ無情 at 2013年11月29日 21:58
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