化学物質の状態・構成・変化理科

反応熱では少数派!「吸熱反応」を元塾講師が解説

よぉ、桜木建二だ。今回は前回解説した「発熱反応」の逆の「吸熱反応」について詳しく勉強していこう。

吸熱反応はその名の通り熱を吸収する反応で、具体例は多くない。だからこそ、これを押さえておけば発熱反応の暗記にも役立つだろう。

さあ、実生活における具体例を見ていこう。化学に詳しいライターAyumiと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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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.吸熱反応とは

1.吸熱反応とは

image by Study-Z編集部

吸熱反応では融解熱や蒸発熱を例にして解説しましたね。発熱反応は反応に伴って熱や電気、光が発生するのに対し、吸熱反応は反応を進めるために光や電気、熱が必要になる反応です。

熱化学方程式では 反応物=生成物ーエネルギー のカタチで表されるために、このマイナスがネックになってしまう人もいるでしょう。確かにこれだけを見れば、エネルギーが吸収されていることは感覚的に理解できるでしょう。しかし、これによって「反応することで温度が下がる」と考えてしまうのは誤りです。

数学的な考えとして、反応物=生成物ーエネルギー は 反応物+エネルギー=生成物 と同義であるのは理解できますね。(エネルギーを右辺に書いているのは形式的なルールにそってそうしているだけで、意味合いを考えれば左辺に置く方が理解しやすいでしょう。)つまり、反応することで温度が下がるのではなく、反応するためにエネルギーが必要と考えることが大切です。これを頭に置いたうえで、この先を読み進めていってくださいね。

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具体的な例を知ることで吸熱反応が身近なものであることを感じよう。

2.身の周りにある吸熱反応

発熱反応よりもある意味マイナーで反応熱として考えたときはそれほど種類は多くないでしょう。しかし、どれも単体でみれば化学において重要な単元が絡んでいることに変わりはありません。具体例を見ていくとともに、吸熱反応への理解を深めましょう。

2-1.汗やアルコールの蒸発

image by iStockphoto

これらは蒸発熱に分類される物理変化です。物理変化というのは物質は形状や状態のみの変化を意味します。一方で化学変化というのは、複数の物質が化合したり、逆に1つの物質が複数に分解されるような反応のことです。物理変化と化学変化は、どちらも理科の授業でよく出てくるキーワードなので注意したいですね。化学反応式が書けるのが化学変化、書けないのが物理変化と覚えてもいいでしょう。

さて、この蒸発熱は誰しもが体験したことがあるでしょう。汗をかいた後に体が冷えるのを感じたり、注射のときのアルコール消毒で感じたことがありますよね。水分子が液体から気体に状態変化する場合に体の熱を奪っていくのです。これは自然界において、水が蒸発する際にどこででも起こっている吸熱反応ですね。

これの現象は意図的に起こすこともできます。それは、やかんに入れた水を加熱することで水蒸気に変えるという方法です。加熱する(エネルギーを加える)ことによって反応が進みますね。

汗やアルコールの例の場合、反応後の身体に焦点を当てて考えると 熱が奪われたので ーエネルギー(右辺) となります。やかんの場合、反応前に焦点を当てることで +エネルギー(左辺) と考えられますね。移項すれば ーエネルギー(右辺) です。つまり、反応のどの過程にポイントを置くかで味方は変わってきます。しかしいずれも吸熱反応であることには変わりないのです。

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