温度が上昇した場合、発熱反応はどうなりますか?

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著者: Monica Porter
作成日: 14 行進 2021
更新日: 3 J 2024
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【中2 理科】  中2-14  化学変化と熱
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木材の燃焼やTNTの爆発などの一部の化学反応は、周囲に熱を放出します。化学者はこれらの発熱反応を呼び出します。温度を上げると、2つの異なる方法で発熱反応に影響します。反応の速度を変更することと、反応の終了時に生成物と反応物のバランスを変更することです。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

一般的に、温度が高いほどシステム内の熱とエネルギーが多くなるため、反応が速くなります。ただし、場合によっては、温度を上げると平衡状態が変化し、反応の一部が発生しなくなることがあります。

反応率

温度が上がると、ほとんどすべての反応が速くなります-発熱反応が含まれます。たとえば、空気中の酸素とマッチの先端の化学物質との反応は、室温では非常に遅いため、何も起こらないようです。ただし、ボックスのストライカーストリップに突き当ててマッチの先端を加熱すると、温度が上昇し、それに伴い熱い炎で燃えるまでの反応速度が上がります。一般に、発熱反応の温度を上げるほど、速くなります。

平衡

ほとんどの化学反応は両方向に進むことができます。つまり、前進して反応物を生成物に変換するか、逆に実行して生成物を反応物に変換することができます。反応が進むにつれて、反応物が徐々に枯渇し、生成物が蓄積し始めるため、逆反応が加速する一方で順反応が遅くなります。最終的に、順方向反応と逆方向反応の速度は同じであるため、反応は引き続き発生しますが、生成物と反応物の量は変化しません。この定常状態は平衡と呼ばれます。

ルシャトリエの原理

平衡状態での反応物と生成物の比率は、特定の化学反応に依存します。たとえば、火のようなものの場合、反応物のいずれかが平衡状態にある場合はほとんどありませんが、窒素と水素の間の反応によってアンモニアが生成される場合、多くの反応物が平衡状態のままになります。ルシャトリエの原理は、基本的に、すべての化学システムが平衡に達し、平衡を保ちたいと言っています。反応生成物を化学システムに平衡状態で追加すると、ある程度の量の生成物が反応物に変換されることが期待できますが、反応物を追加すると、平衡状態が維持されるようにいくらかの量の反応物が生成物に変換されます。

熱と平衡

発熱反応の場合、熱は本質的に反応の生成物です。 Le Chateliersの原則に沿って、温度を上げると生成物の量が増えるため、平衡状態のバランスを反応物に戻します。つまり、平衡状態の反応物が多くなります。温度が高くなるほど、平衡状態のバランスは反応物に向かって戻ります。有名な例は、アンモニアを作るための水素と窒素の反応です。室温では反応が非常に遅いため、何も起こりません。ただし、温度を上げて反応速度を上げると、平衡状態のバランスは反応物に戻り、アンモニアはほとんど生成されません。