【高校化学/理論化学】熱化学方程式を９分で解説！

良い質問だね！「熱化学方程式」は、普通の化学反応式に加えて、反応の際に出入りするエネルギーも含めたものなんだ。普通の化学反応式では、反応物と生成物だけを示すけれど、熱化学方程式では、それに加えて反応でどれだけのエネルギーが放出されたり吸収されたりしたかも記載されるんだよ。エネルギーの変化が重要なポイントだからね。

例えば、水ができる反応式を見てみようか。
2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(l)
これは普通の反応式だけど、これを熱化学方程式にすると、反応エンタルピーが入ってこんな感じになるんだ。
2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(l) ΔH=−572kJ/mol

この「ΔH=−572kJ/mol」というのが反応エンタルピーで、この場合、反応が進むときに572kJのエネルギーが放出されることを示しているんだ。

その通り！吸熱反応の場合は、エネルギーが外から取り込まれるので、エンタルピーの変化が正の値になるんだ。例えば、硝酸アンモニウムが水に溶けて吸熱反応を起こすときの熱化学方程式はこうなる。
NH₄NO₃(s)→NH₄+(aq)+NO₃−(aq) ΔH=+25.7kJ/mol
この場合、反応が進むときに25.7kJのエネルギーが外から吸収されることを示しているんだ。

良い指摘だね。実は、反応エンタルピーは熱化学方程式の一部なんだ。反応エンタルピーは、反応のエネルギー変化そのものを表していて、熱化学方程式はその反応エンタルピーを反応式に組み込んだ形だと考えてもいいよ。だから、反応エンタルピーを計算したり測定したりした結果が、熱化学方程式のΔHとして表れるんだ。

大切なポイントはいくつかあるよ。まず、エンタルピーの値は反応物や生成物の量に依存するんだ。例えば、さっきの水の生成反応では2モルの水ができるときに572kJのエネルギーが放出されるけど、もし1モルの水しか作られない場合は、ΔHもその半分の値になるんだ。つまり、エンタルピー変化は物質の量に比例するってことだね。

あとは、物質の状態にも注意が必要なんだ。同じ物質でも、気体、液体、固体の状態によってエンタルピーが変わるんだよ。だから、反応式を書くときには、必ず物質の状態を明記することが大切なんだ。

そうだね！エネルギー管理や反応の効率を考える上で、熱化学方程式は非常に役立つツールなんだよ。