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吸熱反応と発熱反応

反応は、熱の形でエネルギーを生成または消費することができます。吸熱反応と発熱反応を区別し、それらを他の化学概念に結び付ける方法について学び、実際の例を見てみましょう!

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吸熱および発熱の定義

吸熱反応とは何ですか?生成物は反応物よりもエネルギーが高いため、吸熱反応は周囲からエネルギーを吸収します。

発熱反応とは何ですか?生成物は反応物よりもエネルギーが低いため、発熱反応は周囲にエネルギーを放出します。以下に示すように、反応エネルギー図を使用して視覚的に考えることができます:

反応物 A と B が生成物 C に変換される、それぞれの種類の反応が示されています。C のエネルギーが A と B のエネルギーよりも大きい場合、反応は吸熱反応であり、吸収される正味のエネルギーがあります。 .一方、C のエネルギーが A および B よりも低い場合、反応は発熱反応であり、正味のエネルギーが放出されます。このエネルギーの正味の変化は、反応エンタルピーと呼ばれます。

吸熱反応を起こすには、系に熱を加える必要があります。そうしないと、生成物 C を形成するのに十分なエネルギーが利用できなくなります。発熱反応を起こすには、系から熱を取り除かなければなりません。 Cを形成するエネルギーが高い。

Cから始めてAとBに戻る逆反応を行うと、反応のタイプは逆になります. A + B → C が吸熱反応の場合、その逆反応 C → A + B は発熱反応になり、逆もまた同様です。

吸熱および発熱反応の例

吸熱反応と発熱反応はどこにでもあり、それらが引き起こす温度の変化に気付かない場合でも.以下は、各タイプの反応の例です。

発熱反応

酢酸ナトリウムの沈殿

一部の種類の再利用可能なカイロには、酢酸ナトリウムの過飽和溶液が含まれています。パックを曲げると、小さな金属片によって酢酸ナトリウムが「核形成」するか、結晶を形成し始めます。これらの結晶の形成と成長は発熱プロセスであるため、ハンド ウォーマーが熱くなります。

さび

酸化鉄または錆を形成するための鉄金属の酸化も、発熱プロセスです!誰も錆びた金属の温度に注意を払っていないため、通常、これに気付くのは困難です。ただし、この反応は、上記のカイロの使い捨てバージョンで使用されます。このバージョンでは、ウォーマーをパッケージから取り出すと、鉄粉が空気にさらされ、錆の反応によってウォーマーが加熱されます。これは技術的には燃焼の一形態であり、次のセクションで詳しく学ぶことができます!

燃焼

燃焼反応は発熱です。これが、木材やガスなどの燃料を燃やすと熱が発生し、家 (またはキャンピングカーのグループ) が暖かく保たれる理由です。キャンプファイヤーの近くに座っているときに感じるのは、燃焼反応によって放出される熱です.

注:よくある間違いは、開始するのに少量の熱が必要だからと考えることです。 これが燃焼を吸熱にする燃焼反応(マッチを打つことを考えてみてください)。 活性化エネルギーに打ち勝つには熱入力が必要です 反応の。この少量の熱が提供されると、反応は全体的に熱を放出します。これが、キャンプファイヤーを燃え続けるために絶えず熱を加える必要がない理由です!

NaOHの溶解

強塩基である水酸化ナトリウムと強酸である硫酸は、どちらも水と強く相互作用し、溶解すると多くの熱を放出します。これが、化学者が常に濃酸と塩基を水に加え、その逆は絶対に行わない理由です。これらの化学物質の 1 つに水を加えると、危険な量の熱を放出する可能性があります。

吸熱反応

NaClの溶解

通常の食卓塩である塩化ナトリウムの溶解は、吸熱プロセスです。つまり、水に溶かすと、イオンの溶媒和によってエネルギーが吸収されるため、水はわずかに冷たくなります。これは、塩化カリウム (KCl) や重炭酸ナトリウム (NaHCO3) など、他の多くの塩にも当てはまります。 または重曹)。ただし、必ずしもすべての塩に当てはまるわけではありません。溶解は、溶解する物質に応じて吸熱性と発熱性があります!

加水分解

加水分解は、多くの生化学的および有機的反応を含む反応の一種です。加水分解反応では、水分子が分子内の結合と反応して分子を 2 つに分解します。これは吸熱プロセスであるため、ラボでこのような反応を行うには、反応フラスコを加熱する必要がある場合があります。

タンパク質変性

卵をゆでたり、肉を調理したりすると、これらの食品のタンパク質分子の「変性」または展開が引き起こされます.これは、熱エネルギーを放出するのではなく吸収する必要があるため、変性プロセスが吸熱的であることを意味します。

つながり

ルシャトリエの原理により、温度を使用した反応の反応物または生成物を優先することができます。 増やす場合 温度が上がると、吸熱反応は完了に向けてさらに進行します。反応が発熱の場合は、下げる必要があります 反応により熱が発生するため、生成物に有利な温度。発熱反応の場合は温度を上げ、吸熱反応の場合は温度を下げると、反応が可逆的であると仮定すると、反応が逆行します。


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