化学

熱化学方程式を読み解く!「ヘスの法則」について元塾講師がわかりやすく解説

今回は発熱吸熱反応を理解するうえで欠かせない「ヘスの法則」について詳しく勉強していこう。

これは化学反応式と反応熱の基礎知識、両方があって初めて理解できるものです。高校で習う分野ですが、まずは簡単な例から見ていこう。

法則と聞いただけで難しく考えてしまうやつもいるが、言っている内容自体は難しくない。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。

1.一酸化炭素と二酸化炭素

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考えてみてください。家庭でガスコンロや石油ヒーター、給湯器などを使うときには換気をするようによく言われますよね。それはなぜでしょう。

一番に思いつくのは酸欠や臭いのことかもしれませんね。煙の臭いやいわゆるガスの臭いを取り除くために換気をするのが大切だと思う人も多いでしょう。しかし換気をしないことで起こる最悪のケースは一酸化炭素中毒です。

食品や燃料等は有機物に分類され、有機物は炭素を含んでいます。そのために有機物は燃えると黒い炭になるというわけですね。さらに反応を進めることで炭素は二酸化炭素として空気中に放出され、最後には燃えカスである灰が残ります。しかしこのとき、燃えるのに十分な酸素がなかったらどうなるでしょうか。炭素は二酸化炭素ではなく、一酸化炭素として空気中に放出されます。一酸化炭素は吸い込むことで、酸素を運ぶ血液中のヘモグロビンと結合してしまい、身体への酸素運搬機能が低下するために様々な問題を引き起こすことを知っておきましょう。

換気をしないことによる単なる酸欠よりももっと危険な状況につながる危険があるということです。では、この話が今回の法則にどんな関係があるのか見ていきましょう。

2.ヘスの法則

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炭素が酸化されて二酸化炭素になる過程を式にしてみましょう。

C + O2 → CO2

これは基本中の基本でしたね。では、空気中の酸素が不足しているなどして、酸化が十分に行われなかった場合を見てみましょう。

2C + O22CO

炭素と酸素は1対1で反応するはずですが、酸素が不足していることで一酸化炭素が生じます。ここに酸素を追加してみましょう。

2CO + O2 → 2CO2

ここでようやく二酸化炭素となりました。これらの反応において、一酸化炭素は中間生成物(反応過程)であることがいえますね。つまり、反応前は炭素と酸素、中間生成物(反応過程)である一酸化炭素を経て、反応後が二酸化炭素というわけです。今回考えるヘスの法則は、反応前後と中間生成物(反応過程)の存在が非常に重要になります。

\次のページで「3.ヘスの法則による応用」を解説!/

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