| １.ヘスの法則（総熱量保存の法則） |
- 反応熱は、化学反応が段階的に少しずつ進んでも、１回の反応で一気に進んでも、反応熱は同じだけ放出（または吸収）される。
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| ・例） | Ｃ（黒鉛） ＋ Ｏ2（気体） ＝ ＣＯ2（気体） ＋ 394kJ | ・・・・・@ |
| Ｃ（黒鉛） ＋ 1/2Ｏ2（気体） ＝ ＣＯ（気体） ＋ 111kJ | ・・・・・A |
| ＣＯ（気体） ＋ 1/2Ｏ2（気体） ＝ ＣＯ2（気体） ＋ 283kJ | ・・・・・B |
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反応式AとBは、@の反応を２段階に分割したものである。このことからもわかるように、途中の反応経路が変わっても@の反応熱とA＋Bの反応熱は等しくなる。
ヘスの法則
「物質が変化するとき、発生または吸収される熱量の総和は、変化する前と後の物質の状態が決まれば、途中の経路には関係なく一定である。」 |
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- * 熱化学方程式は、通常の代数方程式と同じように、移行したり、２つの方程式の両辺の加減算を行うことができる。
このような性質とヘスの法則を利用して、直接測定困難な反応の反応熱も計算から求めることもできる。
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- 例えば、 A式は@式−B式で求められる
| Ｃ（黒鉛） ＋ Ｏ2（気体） ＝ ＣＯ2（気体） ＋ 394kJ |
| −） | ＣＯ（気体） ＋ 1/2Ｏ2（気体） ＝ ＣＯ2（気体） ＋ 283kJ |
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| Ｃ（黒鉛）−ＣＯ（気体）＋Ｏ2（気体）−1/2Ｏ2（気体） ＝ ＣＯ2（気体）−ＣＯ2（気体）＋394kJ−283kJ |
| 同じ化学式どうしは計算して、式を整理すると、 |
| Ｃ（黒鉛） ＋ 1/2Ｏ2（気体） ＝ ＣＯ（気体） ＋ 111kJ |
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| 【例題】 | 次の@〜Bの熱化学方程式を用いて、一酸化炭素と水素からメタンと水を生成する反応の反応熱Ｑを求めてみよう。
ＣＯ（気） ＋ ３Ｈ2（気） ＝ ＣＨ4（気） ＋ Ｈ2Ｏ（液） ＋ ＱkJ
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| ＣＨ4（気） ＋ ２Ｏ2（気） ＝ ＣＯ2（気） ＋ ２Ｈ2Ｏ（液） ＋ 890kJ | ・・・・・@ |
| ＣＯ（気） ＋ 1/2Ｏ2（気） ＝ ＣＯ2（気） ＋ 283kJ | ・・・・・A |
| Ｈ2（気） ＋ 1/2Ｏ2（気） ＝ Ｈ2Ｏ（液） ＋ 286kJ | ・・・・・B |
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- 解法）求める熱化学方程式を見ると、Ｈ2の係数は３であるので、B式は３倍する必要がある。また、式中にＯ2が含まれていないので、@〜B式を上手に加減算してＯ2を削除する必要がある。
したがって、 A式＋B式×３−@式 となる。
| ＣＯ（気） ＋ 1/2Ｏ2（気） ＝ ＣＯ2（気） ＋ 283kJ | A式 |
| ＋） | ３Ｈ2（気） ＋ 3/2Ｏ2（気） ＝ ３Ｈ2Ｏ（気） ＋ （286×3）kJ | B式×3 |
| −） | ＣＨ4（気） ＋ ２Ｏ2（気） ＝ ＣＯ2（気） ＋ ２Ｈ2Ｏ（液） ＋ 890kJ | @式 |
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| ＣＯ（気）＋３Ｈ2（気）−ＣＨ4（気）＋1/2Ｏ2（気）＋3/2Ｏ2（気）−2Ｏ2（気） ＝ ＣＯ2（気）＋３Ｈ2Ｏ（液）−ＣＯ2（気）−２Ｈ2Ｏ（液）＋283kJ＋（286×3）kJ−890kJ |
| 同じ化学式どうしは計算して、式を整理すると、 |
| ＣＯ（気） ＋ ３Ｈ2（気） ＝ ＣＨ4（気） ＋ Ｈ2Ｏ（液） ＋ 251kJ |
| よって、この反応は251kJの発熱反応であることがわかる。 |
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