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2.2 : エンタルピーと反応熱

一般的にに燃焼として知られる現象は、物質が酸化剤 (ほとんどの場合酸素分子) と反応して、熱、光、または音の形でエネルギーを放出する反応の事です。 燃焼熱は燃焼エンタルピーとしても知られています。 1モルの物質が一定の圧力で完全燃焼するときに放出されるエネルギーは、モル燃焼熱と呼ばれます。 燃焼反応は発熱です。 つまり、それらはエネルギーを放出し、ΔH 符号規則は負になります。

1772 年、フランスの化学者アントワーヌ ラヴォアジエは、燃焼した硫黄の生成物の重量が反応物の初期質量よりも重いことを発見しました。 彼は、硫黄が空気と結合し、その結果重量が増加したと仮定しました。 その後、1774 年にジョセフ プリーストリーが空気の成分として「酸素」を発見したことにより、ラヴォアジエは硫黄が空気中の酸素と結合して質量が増加すると信じました。 彼は、燃焼とは酸素と結合することであると結論付けました。 つまり、硫黄が燃焼したのです。

燃焼反応の例には、天然ガスや石炭などの炭化水素燃料の燃焼が含まれます。 炭化水素が関与する燃焼反応の場合、放出されるエネルギー量は燃焼する燃料の種類によって異なります。

たとえば、天然ガスであるメタン (CH4) の燃焼は、次の反応によって得られます。

Eq2

生成する熱エネルギーはブタン (C4H10)، よりも少なく、次の反応で求められます。

Eq1

したがって、炭化水素の燃焼に必要な酸素分子の数と、形成される各生成物の分子の数は、炭化水素の組成によって異なります。

燃焼熱は、同じ分子式を持つ分岐炭化水素の相対的な安定性を左右します。 構造の違いは、炭化水素鎖に沿った異なる位置にメチル基が結合しているために生じます。 放出される熱エネルギーの量は分岐が増加するにつれて減少します。高度に分岐した 2,2-ジメチルヘキサンはオクタンと比較して低いエネルギーを生成します。 したがって、非分岐オクタンは分岐のあるオクタンよりも安定性が低くなります。

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