反応に欠かせないエネルギーの話「反応熱の種類」について元塾講師がわかりやすく解説
物質の反応には「熱」の存在が欠かせないよな。加熱したり冷やしたりすることによって反応が進むのはみんなも良く知っているでしょう。
今回はそれ以外にも存在する「反応に関わる熱」つまり「エネルギーの動き」について見ていこう。化学に詳しいライターAyumiと一緒に解説していきます。
ライター／Ayumi
理系出身の元塾講師。わかるから面白い、面白いからもっと知りたくなるのが化学！まずは身近な例を使って楽しみながら考えさせることで、多くの生徒を志望校合格に導いた。
1.化学の反応と熱の関わり
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化学反応を語るうえで欠かせないのは熱というエネルギーですよね。実験の手順を見てみても、「加熱」や「冷却」が含まれていることがほとんどです。また、氷を水にするには加熱する必要があるように、物質の状態変化にも熱が関わっていることが分かりますね。
また、このときのエネルギーというのは熱だけに限りません。マグネシウムの燃焼実験では、マグネシウムはまぶしい光を出して酸化が進みます。これは熱とともに光というエネルギーを放出しているのです。今回の解説では熱エネルギーに焦点を当てて解説をしていきますが、物質や反応によっては光エネルギーも大きく関与していることを覚えておきましょう。
1-1.熱を出す反応
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化学における反応と熱の関係を考えれば、熱を放出する反応を思い浮かべる人が多いでしょう。炎を出したり、光を出したり、目に見えてわかる反応がわかりやすいでしょう。モノが燃えるものだけでなくさびが生じる反応もこれに含まれますが、これらを総称して発熱反応といいます。
化学反応式の1つで、熱化学方程式というものがあったのを覚えていますか？これは化学反応におけるエネルギーの出入りを式に表したものです。
もとあった反応物が生成物になる過程で熱が放出されるので、反応物は生成物＋エネルギーに変わることがわかるでしょう。このとき、反応前後の物質がもっていたエネルギーの関係を式にするので、右辺と左辺をつなぐのは＝になります。まとめてみると、発熱反応は反応物＝生成物＋エネルギーで表されるということです。
1-2.熱を吸収する反応
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熱を出す反応に比べ、熱を吸収する反応というのは例が少ないかもしれません。これら吸熱反応の具体的な反応例は後ほど挙げるとして、まずは原理のみ先に説明しましょう。
吸熱反応の場合、反応物が生成物になる過程で熱が必要とされます。つまり、反応物＋エネルギーで生成物になるのです。熱化学方程式では、エネルギーは右辺に書くというルールがあります。そのために式にする際には反応物＝生成物ーエネルギーのカタチになるということですね。
2.反応熱の種類
反応熱は、物質の生成や状態変化によってもそれぞれの種類に分類されています。この過程では発熱反応、この場合には吸熱反応といったエネルギーの関係も異なるので注意しましょう。熱化学方程式は高校化学で主に学ぶ内容なので、参考程度に見てみてくださいね。具体的な実験を紐づけて考えるのが覚えるコツですよ。
＼次のページで「2-1.燃焼に伴う発熱反応」を解説！／
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