第６章：化学変化と熱（２）ヘスの法則

こんにちは＜Frank＞です。

今迄の学習では私の理解不足も手伝ってけっこう理解するのに困難を
極めたのですが、今回の＜ヘスの法則＞では参考図書の説明が分かり
やすく助かりました。

特にページ76のメタンの燃焼熱を求める問題やプロパンが完全燃焼す
るときに発生する熱量を求める問題は理路整然として秀逸でした。

今回学習する＜ヘスの法則＞は、化学反応において非常に重要な法則
で、エネルギーの保存に基づいています。ヘスの法則は以下のように
述べられます：

「ある化学反応における総エネルギー変化（エンタルピー変化）は、
その反応が一度に起こるか、複数の段階に分けて起こるかに関わらず
一定である」と。

１．ヘスの法則の具体例
例えば、反応物 A が生成物 B に変わる化学反応を考えます。この反
応のエンタルピー変化をΔHとします。

直接反応：A → B（エンタルピー変化 = ΔH）
間接反応：A → C → B（エンタルピー変化 = ΔH₁ + ΔH₂）

ここで、Cは中間生成物であり、各段階のエンタルピー変化がΔH₁と
ΔH₂です。ヘスの法則によれば、

Δ𝐻 = Δ𝐻1 + Δ𝐻2

※注※
「エンタルピー変化（ΔH）とは、化学反応や物理変化に伴う熱エネ
ルギーの変化を指します。エンタルピー（H）は、系の内部エネルギ
ーと圧力と体積の積の和で定義され、一定圧力下での熱エネルギー
の出入りを表します。

２．ヘスの法則の応用
ヘスの法則は、直接測定が困難なエンタルピー変化を計算するのに
役立ちます。例えば、以下の反応のエンタルピー変化を求めるとし
ます。

C(graphite) + O₂(𝑔) → CO₂(𝑔)

この反応のエンタルピー変化を直接測定するのが難しい場合、次の
ような段階的な反応を考えます：

C(graphite) + (1/2)O₂(𝑔) → CO(𝑔)（ΔH₁）
{CO}(g) + (1/2)O₂(g) → CO₂(g) （ΔH₂）

ヘスの法則により、全体のエンタルピー変化 ΔH は各段階のエンタ
ルピー変化の合計になります：

Δ𝐻 = Δ𝐻1 + Δ𝐻2

３．ヘスの法則の背景
ヘスの法則は、エネルギー保存則（第一法則）に基づいており、エ
ネルギーは変換されるだけで創造も消滅もしないことを示していま
す。化学反応のエンタルピー変化は、反応の経路に依存せず、初め
と終わりの状態だけに依存します。

４．ヘスの法則の実践的な使い方
ヘスの法則を利用するには、以下の手順を取ります。

１）既知のエンタルピー変化を持つ反応式を利用して、目的の反応
　　のエンタルピー変化を表現する。
２）その際、反応式を適切に反転させたり、係数を調整したりして、
　　目的の反応式に一致させる。
３）各段階のエンタルピー変化を合計する。

以上、ヘスの法則は、化学反応のエンタルピー変化を計算するため
の強力なツールであり、複雑な反応でもエネルギー保存則に基づい
て正確なエネルギー変化を求めることができます。

この法則を理解し適用することで、さまざまな化学反応におけるエ
ネルギーの流れを明確に把握することができます。

【Remarks】
Special thanks to ChatGPT. The content above is a summary of ChatGPT’s
response to my question, supplemented with my own reflections and com-
ments. Upon completing the study of the reference materials, I intend to
further elaborate on the study content.

￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣
【参考図書】『もう一度高校化学』（吉野公昭氏、日本実業出版社）