この計算ツールでできること
このツールは、ヘスの法則を用いて化学反応の標準反応エンタルピー変化(\(\Delta H_{rxn}\))を計算します。すべての生成物とすべての反応物について、化学量論係数をすでに掛け合わせた標準生成エンタルピー(\(\Delta H_f^{\circ}\))の合計をそれぞれ入力すると、正味の反応熱がキロジュール毎モル(kJ/mol)で表示されます。
計算式の解説
ヘスの法則とは、エンタルピーが状態関数であることを示すものです。つまり全体のエンタルピー変化は、途中の経路に関係なく、始状態と終状態だけで決まります。これにより、次のシンプルな関係式が成り立ちます。
$$\Delta H_{rxn} = \sum \Delta H_f^{\circ}\text{ 生成物} - \sum \Delta H_f^{\circ}\text{ 反応物}$$
最も安定な形をとる純粋な単体(O₂、N₂、黒鉛としての固体炭素など)の標準生成エンタルピーはゼロと定められており、これによって多くの計算が簡略化されます。
使い方
1. 各生成物・反応物の \(\Delta H_f^{\circ}\) を標準的な熱力学データ表で調べます。2. それぞれの値に、釣り合った化学反応式における物質量(係数)を掛けます。3. 生成物の合計を一方の欄に、反応物の合計をもう一方の欄に入力します。4. 結果を読み取ります。ΔHが負なら発熱反応(熱を放出)、正なら吸熱反応(熱を吸収)であることを意味します。
計算例
メタンの燃焼:CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(l)。
生成物:\(\Delta H_f(\text{CO}_2) = -393.5\)、\(2 \times \Delta H_f(\text{H}_2\text{O}) = 2 \times (-285.8) = -571.6\) で、合計 −965.1 kJ/mol。反応物:\(\Delta H_f(\text{CH}_4) = -74.8\)、\(2 \times \Delta H_f(\text{O}_2) = 0\) で、合計 −74.8 kJ/mol。
$$\Delta H_{rxn} = -965.1 - (-74.8) = -890.3 \text{ kJ/mol}$$ となり、強い発熱反応であることがわかります。
よくある質問
係数も含める必要がありますか? はい。合計する前に、各 \(\Delta H_f\) の値に釣り合った反応式の物質量(係数)を掛けてください。
単体はどう扱いますか? 標準状態にある単体は \(\Delta H_f = 0\) なので、計算には寄与しません。
符号は何を意味しますか? ΔHが負なら発熱反応(熱を放出)、正なら吸熱反応(熱を吸収)です。