エンタルピーと反応熱

エンタルピー(Hと略される)は、内部エネルギー(EまたはUと略される)と、圧力と体積の積の合計に等しくなります。

エンタルピーの変化ΔHは、生成物と反応物のエンタルピーの差として表されます。一定の温度と圧力では、ΔHはシステムと周囲との間で交換される熱エネルギーの量、または反応の熱に等しくなります。

ΔHが正の場合、反応は熱を吸収して吸熱します。ΔHが負の場合、反応は熱を放出し、発熱性になります。

燃焼は発熱過程の一例であり、物質が大気中の酸素のような酸化剤の存在下で燃焼し、熱の形でエネルギーを放出します。

放出される熱は、物質の1モルを燃焼させるときに放出される熱エネルギーの量であるモル燃焼熱として定量化されます。

炭化水素が燃焼すると、燃料からの炭素と水素が分子状酸素と結合して水と二酸化炭素が生成され、エネルギーが放出されます。

炭化水素の燃焼熱の値は、より多くの炭素が燃焼に利用可能であり、より多くの結合が変化するため、鎖内の炭素原子の数とともに増加します。

例えば、炭素一重化合物であるメタンは、炭素原子が4個あるブタンに比べて燃焼が少なくなります。

燃焼熱は、分子式が同じで構造が異なる炭化水素の相対的な安定性を決定するための重要な方法です。

オクタン価、2-メチルヘプタン、および2,2-ジメチルヘキサンの燃焼熱を考えてみましょう。

これらの化合物は同じ数の炭素原子を持っていますが、メチル基は各分子の異なる位置に結合しています。

オクタン価は最大の燃焼熱を持っています。分岐が増加するとΔHは減少し、分岐が炭化水素の安定性を高めることを示唆しています。