主な違い – 吸熱反応と発熱反応
化学反応は、周囲と反応が起こっているシステムとの間のエネルギー移動に応じて、吸熱反応と発熱反応の 2 つのグループに分けることができます。特定の化学反応を吸熱または発熱として分類するために、反応物と生成物のエンタルピー変化を計算できます。そうでない場合は、反応混合物の温度の変化を観察できます。吸熱反応と発熱反応の主な違いは、吸熱反応は周囲からエネルギーを吸収するのに対し、発熱反応は周囲にエネルギーを放出することです。
対象となる主な分野
1.吸熱反応とは
– 定義、プロパティ、例
2.発熱反応とは
– 定義、プロパティ、例
3.吸熱反応と発熱反応の違いは何ですか
– 主な違いの比較
重要な用語:燃焼、吸熱、エンタルピー、発熱、熱、内部エネルギー
吸熱反応とは
吸熱反応は、周囲から熱エネルギーを吸収する化学反応です。これは、吸熱反応の開始と進行のために外部からエネルギーを与える必要があることを意味します。その結果、システムの温度が低下します。
システムが外部からエネルギーを吸収すると、反応のエンタルピー変化は正の値になります。エンタルピーは、システムの内部エネルギーと、その環境でそのシステムの体積と圧力を維持するために必要なエネルギーの合計です。最初は、システムのエンタルピーは反応物のエンタルピーの合計に等しくなります。吸熱反応の終わりに、エネルギーの吸収により、製品のエンタルピーまたはエネルギーが高くなります。これは次のように説明できます。
A + B → C + D
ΔH ={HC + HD } – {HA + HB }
ΔH =(Hproducts ) – (H反応物 ) =正の値
どこで、
ΔH は、反応後に発生するエンタルピー変化です。
HC と HD それぞれ製品 C と D のエンタルピーです
HA と HB は、それぞれ反応物 A と B のエンタルピーです。
図 1:吸熱反応の反応物と生成物のエンタルピー
吸熱反応は、反応が起こっているビーカーや試験管に触れることで簡単に確認できます。ビーカーは以前より冷たく感じます。これは、外部からエネルギーを吸収するためです.
吸熱反応の例
- 塩化アンモニウム固体を水に溶解:
NH4 Cl(s) + H2 O(l) + 熱 → NH4 Cl(aq)
- 水と塩化カリウムの混合:
KCl(s) + H2 O(l) + 熱 → KCl(aq)
- エタン酸と炭酸ナトリウムの反応:
CH3 COOH(aq) + Na2 CO3(s) + 熱 → CH3 COONa(aq) + H(aq) + CO3 (aq)
「熱」は反応式の右辺に含まれていることに注意してください。これは、システムによる熱の吸収を示しています。
発熱反応とは
発熱反応は、周囲に熱エネルギーを放出する化学反応です。これは、化学反応が進行する際にエネルギーが外部に放出されることを意味します。内部エネルギーがシステムから放出されるため、生成物のエンタルピーは反応物のエンタルピーよりも低くなります。これは次のように説明できます。
P + Q → R + S
ΔH ={HR + HS } – {HP + HQ }
ΔH =(H製品 ) – (H反応物 ) =負の値
エネルギーの放出により反応物の内部エネルギーが小さくなるため、エンタルピーの変化は負の値になります。発熱反応が進行するにつれて、システムの温度が上昇します。したがって、反応が起こっている容器の壁に触れるだけで、特定の化学反応が吸熱か発熱かを推測できます。発熱反応で、容器が熱くなります。
図 2:発熱反応の反応物と生成物のエンタルピー
発熱反応の例
- 水素ガスの燃焼:
2H2(g) + O2(g) → 2H2 O(l) + 熱
- エタノールの燃焼 (完全燃焼):
CH3 CH2 OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2 O(l)
吸熱反応と発熱反応の違い
定義
吸熱反応: 吸熱反応は、周囲から熱エネルギーを吸収する化学反応です。
発熱反応: 発熱反応は、周囲に熱エネルギーを放出する化学反応です。
気温
吸熱反応: 吸熱反応の進行に伴い温度が低下します。
発熱反応: 発熱反応の進行に伴う温度上昇。
エンタルピー
吸熱反応: 反応物のエンタルピーは、吸熱反応の生成物のエンタルピーよりも低くなります。
発熱反応: 反応物のエンタルピーは、発熱反応の生成物のエンタルピーよりも高くなります。
エンタルピー変化
吸熱反応: エンタルピーの変化 (ΔH) は、吸熱反応の正の値です。
発熱反応: エンタルピーの変化 (ΔH) は、発熱反応の負の値です。
エネルギー
吸熱反応: 吸熱反応でシステムにエネルギーを与える必要があります。
発熱反応: エネルギーは、吸熱反応でシステムから放出されます。
結論
化学反応は、システムと周囲の間のエネルギー移動に応じて、吸熱反応と発熱反応に分類されます。吸熱反応と発熱反応の主な違いは、吸熱反応は周囲からエネルギーを吸収するのに対し、発熱反応は周囲にエネルギーを放出することです。 すべての化学反応は、反応のエンタルピー変化を計算することで、これら 2 つのカテゴリに分類できます。
