吸熱反応と発熱反応を理解する

吸熱 vs 発熱

ThoughtCo / ベイリー・マリナー

多くの化学反応は、熱、光、または音の形でエネルギーを放出します。これらは 発熱反応 .発熱反応が自然に発生し、より高いランダム性または エントロピ (ΔS > 0 ) システムの。それらは、負の熱流 (熱が周囲に失われる) とエンタルピーの減少 (ΔH<0). In the lab, exothermic reactions produce heat or may even be explosive.

進行するためにエネルギーを吸収しなければならない他の化学反応があります。これらは 吸熱反応 . 吸熱反応 自発的に発生することはできません。これらの反応を起こさせるには、作業を行う必要があります。吸熱反応がエネルギーを吸収すると、反応中に温度降下が測定されます。吸熱反応は、(反応への) 正の熱流とエンタルピーの増加 (+ΔH) によって特徴付けられます。

吸熱および発熱プロセスの例

光合成 吸熱化学反応の一例です。このプロセスでは、植物は太陽からのエネルギーを使用して、二酸化炭素と水をブドウ糖と酸素に変換します。この反応には、生成されるグルコース 1 キログラムごとに 15MJ のエネルギー (太陽光) が必要です。

太陽光 + 6CO₂(g) + H₂O(l) = C₆H₁₂〇₆(水) + 6O₂(ト)

吸熱プロセスのその他の例には、次のものがあります。

• 塩化アンモニウムを水に溶かす
• アルカンのクラッキング
• 星におけるニッケルより重い元素の元素合成
• 液体水の蒸発
• 溶けている氷

発熱反応の例は、食塩を生成するナトリウムと塩素の混合物です。この反応は、生成される塩の各モルに対して 411 kJ のエネルギーを生成します。

Na(s) + 0.5Cl₂(s) = NaCl(s)

発熱プロセスのその他の例には、次のものがあります。

• の テルミット反応
• 中和反応（例えば、酸と塩基を混合して塩と水を形成する）
• ほとんどの重合反応
• 燃料の燃焼
• 呼吸
• 核分裂
• 金属の腐食（酸化反応）
• 酸を水に溶かす

実行できるデモンストレーション

多くの発熱および吸熱反応には、有毒な化学物質、極度の高温または低温、または面倒な廃棄方法が含まれます。素早い発熱反応の例は、少量の水で手に持った粉末洗剤を溶かすことです。簡単な吸熱反応の例は、塩化カリウム（塩代用品として販売されています）を手に水で溶かすことです.

これらの吸熱および発熱のデモンストレーションは、安全かつ簡単です。

• 試してみたいエキサイティングな発熱反応 : これらの単純な発熱反応のデモンストレーションのいずれかで物事を加熱します。
• 吸熱反応を作成する : 一部の吸熱反応は、凍傷を引き起こすほど冷えます。これは、子供が触れても安全な反応の例です。
• 発熱化学反応を作成する方法 : 一部の発熱反応は、炎を生成し、非常に熱くなります (テルミット反応など)。これは、熱を発生させますが、発火や火傷の原因とならない安全な発熱反応です。
• 酢と重曹でホットアイスを作る : 酢酸ナトリウムまたは「ホットアイス」は、固体を結晶化するか融解するかに応じて、吸熱反応または発熱反応として使用できます。

吸熱と発熱の比較

吸熱反応と発熱反応の違いを簡単にまとめると、次のようになります。

吸熱性	発熱
熱を吸収する（冷たく感じる）	熱が出る（暖かく感じる）
反応が起こるにはエネルギーを加える必要があります	反応は自発的に起こる
無秩序が減少します（ΔS<0)	エントロピー増加 (ΔS > 0)
エンタルピーの増加 (+ΔH)	エンタルピーの減少 (-ΔH)

吸エルゴン反応と発エルゴン反応

吸熱反応と発熱反応は、熱の吸収または放出を指します。化学反応によって生成または吸収される可能性のある他の種類のエネルギーがあります。例としては、光と音があります。一般に、エネルギーを伴う反応は次のように分類できます。 吸エルゴンまたは発エルゴン 、吸熱反応は吸エルゴン反応の一例です。発熱反応は発エルゴン反応の一例です。

重要な事実

• 吸熱反応と発熱反応は、それぞれ熱を吸収して放出する化学反応です。
• 吸熱反応の良い例は光合成です。燃焼は発熱反応の一例です。
• 吸熱または発熱としての反応の分類は、正味の熱伝達に依存します。どのような反応でも、熱は吸収と放出の両方で行われます。たとえば、燃焼反応を開始するには (マッチで火をつける) エネルギーを入力する必要がありますが、必要以上の熱が放出されます。

リソースと参考資料

• Qian, Y.-Z., et al.多様な超新星源 r -プロセス。 天体物理ジャーナル 、巻。 494、いいえ。 1、1998 年 2 月 10 日、p. 285-296, doi:10.1086/305198.
• 陰、西、他均一な金属ナノ構造の高速生産への自己発熱アプローチ。 エネルギー、生物学などのためのナノ材料の化学 、巻。 2、いいえ。 8月26日1日2015年、101-1頁37-41, doi:10.1002/cnma.201500123.