Loading article…
熱化学とは、化学反応や融解、沸騰などの相変化に伴う熱エネルギーを研究する学問です。反応はエネルギーを放出または吸収することがあり、相変化も同様です。熱化学は、系とその周囲との間で熱の形で交換されるエネルギーに焦点を当てています。熱化学は、特定の反応過程における反応物と生成物の量を予測するのに役立ちます。また、エントロピーの測定と組み合わせることで、反応が自発的か非自発的か、好ましいか好ましくないかを予測するためにも用いられます。
吸熱反応は熱を吸収し、発熱反応は熱を放出します。熱化学は、熱力学の概念と化学結合の形でのエネルギーの概念を融合させたものです。この分野では、熱容量、燃焼熱、生成熱、エンタルピー、エントロピー、自由エネルギーなどの量の計算が一般的に行われます。
熱化学は、より広範な化学熱力学の分野の一部であり、系と周囲環境との間のあらゆる形態のエネルギーの交換、すなわち熱だけでなく様々な形態の仕事、そして物質の交換を扱います。あらゆる形態のエネルギーを考慮すると、発熱反応と吸熱反応の概念は、発エルゴン反応と吸エルゴン反応へと一般化されます。
熱化学は2つの一般化に基づいている。現代的な用語で言うと、それらは次のとおりである。[ 1 ]
これらの記述は熱力学第一法則（1845年）に先立つものであり、その定式化に貢献した。
熱化学には、相転移の潜熱の測定も含まれます。ジョセフ・ブラックは、氷を融点まで加熱しても温度が上昇せず、氷の一部が溶けるという観察に基づいて、1761年に潜熱の概念をすでに導入していました。 [ 4 ]
グスタフ・キルヒホフは1858年に、反応熱の変化は生成物と反応物の熱容量の差によって与えられることを示した。dΔH / dT = ΔC p。この式を積分することで、ある温度での測定値から別の温度での反応熱を評価することができる。[ 5 ] [ 6 ]
熱変化の測定は、通常、測定対象となる変化が生じる密閉されたチャンバー内で行われるカロリメーターを用いて行われます。チャンバー内の温度は温度計または熱電対で監視され、温度を時間に対してプロットすることでグラフが作成され、そこから基本的な量を計算できます。最新のカロリメーターには、情報を迅速に読み取るための自動装置が備わっていることが多く、示差走査熱量計はその一例です。
熱化学では、いくつかの熱力学的定義が非常に役立ちます。システムとは、研究対象となる宇宙の特定の部分を指します。システムの外側にあるものはすべて、周囲または環境とみなされます。システムには次のようなものがあります。
系は、その一つまたは複数の特性が変化する過程を経る。過程とは状態変化のことである。等温過程（温度変化なしの過程）とは、系の温度が一定に保たれる過程である。等圧過程（圧力変化なしの過程）とは、系の圧力が一定に保たれる過程である。断熱過程とは、熱交換が全く起こらない過程である。