| 〔質問〕 化学反応において、反応物の持つエネルギーの総和が生成物の持つエネルギーの総和よりも大きい場合（ ）反応が起こる。 この答えが発熱反応なのですが、 出来ればこの式を使って説明してください。 |
| 〔回答〕 まず、この問題の答えから言うと、例えば A → B のような反応が起こる場合、 「反応物の持つエネルギーの総和が生成物の持つエネルギーの総和よりも大きい」というのは、「B の状態でいるのに、A ほどのエネルギーは必要としない」ということで、「不要なエネルギーを放出する」という意味で発熱反応になります。 式の方ですが、まず教科書等で、正しくは「反応熱＝(生成物の生成熱の和)－(反応物の生成熱の和)」または「反応熱＝(生成物の結合エネルギーの和)－(反応物の結合エネルギーの和)」であることを確認してください。 以下のエネルギー図でいうと、求めたい反応熱は「A」と「B」の水準の差（赤矢印の部分）で、これは生成熱の x, y を用いるなら「y－x」として求まる、というものです。  一方、今回の「反応物の持つエネルギーの総和」「生成物の持つエネルギーの総和」という言い方だと、水準の高さ自体を言っていることになりますので、 「単体（または原子）」のエネルギーの水準を仮に z とおくと、A：z－x, B：z－y で、ここから (z－x)－(z－y) という計算を行う必要があります（※ (z－y)－(z－x) ではない）。 ですので、こちらを使うのであれば「反応熱＝(反応物の持つエネルギーの総和)－(生成物の持つエネルギーの総和)」ということになります。 （「A＝B＋？」で、移項すれば「？＝A－B」） こうした違いが生じてしまう原因ですが、「生成熱」の値の扱い方が違っていることによるものです。 例えば、生成熱として x＝80, y＝100 のとき、差は 100－80 で 20 ということになりますが、これは「単体（または原子）から失われたエネルギー」を正の値として扱い、その上で「失われたもの同士の差」から逆算的に求めるという発想をとっていることになります。 ですが、エネルギーの総和（エネルギー図での高低）という話であれば、失われたものは負の値として、つまり、「単体（または原子）」と比較して「それぞれ －80, －100」として扱う必要があり、その上で A の水準と B の水準を比較していることになります。 そのため、最終的な答えである「20」を得るためには、（正負の扱いが逆であることに起因して）引き算の方向も逆にする必要があった、というものです。 ※ 前者は「取り出されたエネルギー」自体の比較、後者は「物質側に残っているエネルギー」の比較 |
| ※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります |
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