発エルゴン反応は、熱、光又は音の形態のいずれかで、自然に発生し、一般にエネルギーの放出を伴うものです。熱が放出されたとき、私たちは発熱と発熱反応に直面していると言われています。
そのため、「発熱」と「実行」という用語が混同され、誤って同義語として扱われます。これは、多くの発熱反応も発熱性であるためです。したがって、火をつけることによって引き起こされるような、熱と光の大量の放出が観察される場合、それはエクセルゴン反応から成ると仮定することができます。
木材の燃焼は、発熱と同時に発熱反応の一例です。出典:Pixnio。
ただし、放出されるエネルギーは気付かれず、それほど驚くべきものではない可能性があります。たとえば、液体媒体はわずかに熱くなることがありますが、それでもエクセルゴン反応の結果です。ゆっくりと進行する一部の運動反応では、温度の最小の上昇でさえ観察されません。
このタイプの熱力学的反応の中心的かつ特徴的な点は、反応物に対する生成物内のギブスの自由エネルギーの減少であり、これは自発性に変換されます。
exergonic反応の特性
一般図
exergonic反応のエネルギー図。出典:ガブリエルボリバル
発熱反応の主な特徴は、生成物が反応物質または反応物質のエネルギーよりもギブスの自由エネルギーが低いことです(上の画像)。この事実は通常、製品が化学的により安定していること、結合が強いこと、動的構造がより強いこと、またはより「快適な」条件に関連しています。
したがって、このエネルギー差ΔGは負です(ΔG<0)。否定的であるため、反応は理論的には自然発生的でなければなりません。ただし、活性化エネルギー(丘の高さ)、温度、エンタルピーとエントロピーの変化など、他の要因もこの自発性を定義します。
考えられる現象や化学反応の性質に応じて変化するこれらすべての変数により、反応が発作的であるかどうかを判断することができます。また、必ずしも発熱反応である必要はないこともわかります。
活性化エネルギーが非常に高い場合、反応物は前記エネルギー障壁を下げるために触媒の助けを必要とする。そのため、非常に低速で発生するか、そもそもまったく発生しない運動反応があります。
システムの自由エネルギーの減少
次の数式には、前述の内容が含まれます。
ΔG=ΔH-TΔS
ΔH項は、吸熱反応であれば正、発熱であれば負です。ΔGを負にしたい場合、TΔS項は非常に大きく正でなければなりません。そのため、ΔHから減算すると、演算の結果も負になります。
したがって、これは実行反応のもう1つの特別な特徴です。それらはシステムのエントロピーに大きな変化を伴います。
したがって、すべての用語を考慮に入れると、エクセルゴン反応の前に存在することができますが、同時に吸熱作用があります。つまり、正のΔH、非常に高い温度、または大きなエントロピー変化があります。
ΔHが負の場合、さらに負の値である別の項を引くと、結果としてΔGが負の値になるため、ほとんどの発熱反応も発熱性です。TΔSが負でない(エントロピーが減少する)場合を除き、したがって、発熱反応は吸血性になります(自発的ではありません)。
反応の自発性(過敏性かどうかに関係なく)は熱力学的条件に大きく依存することを強調することが重要です。それが通過する速度は、速度論的要因によるものです。
exergonic反応の自発性
言われていることから、発熱であろうとなかろうと、発熱反応は自発的であることがすでに知られています。例えば、化合物はその容器と一緒に冷却することにより水に溶解することができます。この溶解過程は吸熱性ですが、それが自然発生的に起こる場合、それは発作的であると言われています。
発熱反応
他より「より厳しい」反応があります。確認するには、次の式をもう一度手元に置いておきます。
ΔG=ΔH-TΔS
最も発熱反応は、すべての温度で自発的に発生するものです。つまり、上式のTの値に関係なく、ΔHは負でΔSは正(ΔH<0およびΔS> 0)です。したがって、それらは非常に発熱反応であり、当初の考えと矛盾しません。
同様に、システムのエントロピーが減少する(ΔS<0)発熱反応が発生する場合があります。高分子やポリマーの合成で起こるように。この場合、TΔS項が非常に大きく負になるため、それらは低温でのみ発熱反応になります。
吸熱反応
一方、ΔHが正でΔSが正の場合(ΔH> 0およびΔS> 0)、高温でのみ自然発生する反応があります。私たちは吸熱反応について話している。それらがエントロピーの増加を伴うため、温度の低下が自然に発生する可能性があるのはそのためです。
一方、反応がまったく起こらない反応があります。ΔHとΔSが正の値の場合。この場合、どのような温度であっても、反応が自然に発生することはありません。私たちは自発的ではないエンダーゴニック反応について話しています。
exergonic反応の例
化学は通常爆発的で明るいという特徴があるため、ほとんどの反応は発熱性で発熱性であると考えられています。
燃焼
運動反応は、アルカン、オレフィン、芳香族炭化水素、糖などの燃焼です。
金属の酸化
同様に、金属の酸化はゆっくりと行われますが、発作的です。
体の異化反応
しかし、他にも微妙なプロセスがありますが、これもまた発作的で非常に重要です。代謝の異化反応です。ここでは、エネルギー貯蔵庫として機能する高分子が分解され、熱とATPの形で自分自身を解放します。これにより、体はその機能の多くを実行します。
これらの反応の最も象徴的なものは、炭水化物が酸素で「燃焼」してそれらを小分子(CO 2およびH 2 O)とエネルギーに変換する光合成とは対照的に、細胞呼吸です。
その他
他の発作反応の中で、三ヨウ化窒素、NI 3の爆発的な分解があります。水へのアルカリ金属の添加、それに続く爆発; エトキシル化樹脂のポリマー合成; 水溶液中の酸塩基中和; と化学発光反応。
参考文献
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