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化学変化とエネルギー（2009.07.07）

●化学変化により、エネルギーの出入りがある。
●熱を発生する反応を発熱反応、逆に熱を吸収する反応を吸熱反応という。

図１　発熱反応と吸熱反応の例

解説：
　もとの物質から別の物質ができる変化を化学変化といいます。

　そして、物質は分子を構成する原子間の結合の強さなどの違いにより決まった結合のエネルギーを持っています。化学変化（化学反応ともいいます）の前後で、反応前の物質が持っている結合のエネルギーの合計と、反応後の物質が持っている結合のエネルギーの合計に違いがあれば、そのエネルギー差の分だけエネルギーの出入りがあります。

　このエネルギーを化学エネルギーといいます。このときに発生または吸収されるエネルギー量を反応熱といい、熱を発生する反応を発熱反応、逆に熱を吸収する反応を吸熱反応といいます。

　例えば、気体の水素と酸素が化学反応して液体の水１モル（mol）が出来る化学変化の場合、下記のような熱化学方程式になります。

　　Ｈ_２（気体）＋（１／２）Ｏ_２（気体）＝Ｈ_２Ｏ（液体）＋２８６ｋＪ

　化学反応により発生または吸収されるエネルギーはふつう熱として現れますが、電気や光として現れる場合もあります。ガスコンロは化学反応により発生する熱を利用したものであり、電池は化学反応により発生する電気を利用したものです。

　化学反応と核反応を比較すると、核反応が原子の中の核の振る舞いによるものであるのに対し、化学反応は原子の中の電子の振る舞いによるものといえます。

江音留義（えね　るぎ）博士の脱線話：
　現在の世界のエネルギーのほとんどは石炭・石油・天然ガスという化石燃料を「燃やして」得られているが、化石燃料は主に水素と炭素を成分としておる。じゃから、簡単にいえば、世界のエネルギーは、ほとんどが水素や炭素が酸素と結びつく発熱反応で得られているということじゃのう。

　水素と酸素との反応では解説でも示したように水（Ｈ_２Ｏ）ができるが、炭素の酸素との反応では二酸化炭素（ＣＯ_２）ができるので、化石燃料を大量に燃やすと地球温暖化の問題がでてくるというわけじゃよ。

　また、ものを燃やすとエネルギーが出るが（発熱反応）、燃えるもの（例えば水素）を作ろうとすると、エネルギーが必要になる（吸熱反応）。こういうことも覚えて欲しいところじゃのう。

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