物質が燃焼すると，大きな発熱がありますね。燃焼は，熱や光を出しながら激しく物質と酸素が化合する化学反応であり，燃焼しはじめると，発生した熱によって連続的に激しく空気中の酸素と化合して，熱を出し続けます。蒸気機関車は石炭を燃やして得られる熱エネルギーを運動エネルギーに変換しています。 　このように物質が変化するときは，必ず熱の出入りがあります。また，物質の状態変化に比べて化学変化のときには，多量の熱が発生したり吸収されたりします。どうして熱の出入りがあるのでしょうか。 　 　この章の学習内容は，次の通りです。 （１） 熱と熱量 （２） 反応熱 （３） 熱化学方程式 （４） いろいろな反応熱 １．熱を発生する反応を何といいますか? 発熱反応という。 ２．周囲の熱を吸収する反応を何といいますか? 吸熱反応という。　　 　発熱反応は，温度が高くなる反応です。携帯用カイロは，発熱反応を利用したものです。それに対して，冷却パックのように温度が下がる反応を吸熱反応といいます。熱を吸えば温度が高くなると考える人はいませんか。熱エネルギーを吸収して，それを違う形のエネルギーにするのです。ですから，周りの熱エネルギーを奪われたものは，熱運動が低下して温度が下がるわけです。

（１）熱と熱量 　温かさや冷たさの度合い→温度 　物質を加熱→温度が上昇 　このとき物質が受け取ったエネルギー→熱（熱エネルギー） 　その量→熱量 　物質１ｇの温度を１℃上げるのに必要な熱量 　→比熱　単位：Ｊ/（ｇ・℃） 　比熱ｃ 〔Ｊ/（ｇ・℃）〕，質量ｍ 〔ｇ〕の物質が，温度ｔ 〔℃〕上昇したとき，物質が吸収した熱量Ｑ 〔Ｊ〕は， 　Ｑ 〔Ｊ〕＝ｃ 〔Ｊ/（ｇ・℃）〕ｍ 〔ｇ〕ｔ 〔℃〕

水の比熱は４．２Ｊ/（ｇ・℃）です。したがって，１ｇの水の温度を１℃上昇させるのに必要な熱量は，Ｑ＝４．２×１×１＝４．２〔Ｊ〕となりますね。４．２Ｊは１ｃａｌと等しい熱量です。１Jは約０．２４ｃａｌです。 　　 　次は，反応熱です。 　携帯用カイロは，鉄の酸化による発熱を利用しています。また，生石灰ＣａＯと水の反応を利用した，加熱器具を使わないでも温まる弁当などもあります。一方，硝酸アンモニウムＮＨ４ＮＯ３などが水に溶解するときの吸熱反応を利用したのが瞬間冷却パックです。

（２）反応熱 　化学反応にともなって放出されたり吸収されたりする熱 →反応熱 　熱を発生する化学反応→発熱反応 　　　　　　　　　　　　　　　　（例）　２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ 　熱を吸収する化学反応→吸熱反応 　　　　　　　　　　　　　　　　（例）　Ｃ（黒鉛）＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２

化学変化や状態変化にともなう熱の出入りは，熱化学方程式で表現します。このとき注意することは，→ではなく，＝を使うことです。よく間違えますから，注意して下さい。熱化学方程式では，左辺と右辺のエネルギーの和が等しいことを意味します。次の２つの例を参考にして下さい。

（３）熱化学方程式 　化学反応式の右辺に反応熱をかき加え，左辺と右辺を等号（＝）で結んだ式→熱化学方程式　 　熱化学方程式はエネルギーに関する等式 　反応熱の符号…発熱反応は＋，吸熱反応は− 　必要に応じて化学式のあとに物質の状態を（気）・（液）・（固），水溶液はａｑと付記する。 ＜例１＞ 　２Ｈ２　＋　Ｏ２　→　２Ｈ２Ｏ 　Ｅ１は気体の水素１ｍｏｌと気体の酸素１/２ｍｏｌのもっているエネルギーだから 　Ｅ１＝Ｈ２（気）＋１/２Ｏ２（気）…（１） 　Ｅ２は液体の水１ｍｏｌがもっているエネルギーだから 　Ｅ２＝Ｈ２Ｏ（液）…（２） 　Ｅ１−Ｅ２＝２８６〔ｋＪ〕 　式を変形すると 　Ｅ１＝Ｅ２＋２８６ｋＪ…（３） 　（３）式に（１），（２）式を代入すると 　Ｈ２（気）＋１/２Ｏ２（気）＝Ｈ２Ｏ（液）＋２８６ｋＪ   ＜例２＞ 　Ｃ（黒鉛）　＋　Ｈ２Ｏ　→　ＣＯ　＋　Ｈ２ 　Ｅ１はＣ１ｍｏｌと気体の水１ｍｏｌのもっているエネルギーだから 　Ｅ１＝Ｃ（黒鉛）＋Ｈ２Ｏ（気）…（１） 　Ｅ２は気体の一酸化炭素１ｍｏｌと気体の水素１ｍｏｌがもっているエネルギーだから 　Ｅ２＝ＣＯ（気）＋Ｈ２（気）…（２） 　Ｅ２−Ｅ１＝１３１〔ｋＪ〕 　式を変形すると 　Ｅ１＝Ｅ２−１３１ｋＪ…（３） 　（３）式に（１），（２）式を代入すると 　Ｃ（黒鉛）＋Ｈ２Ｏ（気）＝ＣＯ（気）＋Ｈ２（気）−１３１ｋＪ

反応熱には，特別の名前で呼ばれているものがあります。それらの意味をしっかりと把握して下さい。中心になるものが１ｍｏｌになるよう定義されています。生成熱については，後ほど扱うことにします。

（４）いろいろな反応熱 ＜燃焼熱＞ 　物質１ｍｏｌが完全燃焼するときに発生する熱 　Ｃ３Ｈ８（気）＋５Ｏ２（気）＝３ＣＯ２（気）＋４Ｈ２Ｏ（液）＋２２１９ｋＪ ＜溶解熱＞ 　溶質１ｍｏｌを多量の溶媒に溶かしたときに出入りする熱 　ＮａＯＨ（固）＋ａｑ＝ＮａＯＨａｑ＋４５ｋＪ ＜中和熱＞ 　酸と塩基の反応で，１ｍｏｌの水が生成するときに発生する熱 　ＨＣｌａｑ＋ＮａＯＨａｑ＝ＮａＣｌａｑ＋Ｈ２Ｏ（液）＋５６．５ｋＪ

水溶液はａｑと付記するのでしたね。ａｑは多量の水を表します。 　　 　自然は，よりエネルギーの低い方に移動する傾向があります。発熱反応はエネルギーを放出するわけですから，よりエネルギーの低い方に移動しています。一方，吸熱反応はエネルギーを得てより高いエネルギー状態に移動しています。どうしてこのようなことが起こるのでしょうか。実は自然界の自発的な反応の推進力は発熱だけではないのです。エントロピーの増大も関係します。エントロピーとは，簡単に言えば乱雑さです。しかし，高等学校の化学では，エントロピーは扱っていません。詳しくは，大学で勉強してください。 　それでは，この章の学習内容の確認です。 １．比熱ｃ〔Ｊ/（ｇ・℃）〕，質量ｍ〔ｇ〕の物質が，ｔ 〔℃〕上昇すると，この物質が得た熱量Ｑ〔Ｊ〕はどのような式で示すことができますか？ ２．熱を発生する化学変化を何といいますか？ ３．熱を吸収する化学変化を何といいますか？ ４．気体の水素１ｍｏｌと気体の酸素０．５ｍｏｌから液体の水ができる反応は，２８６ｋJの発熱反応です。この反応を熱化学方程式で示しなさい。 ５．燃焼熱，中和熱，溶解熱をそれぞれ説明しなさい。 　次の章では，熱の学習で最も大切なヘスの法則について勉強しましょう。

答
１．Ｑ＝ｃｍｔ
２．発熱反応
３．吸熱反応
４． Ｈ_２（気）＋１/２Ｏ_２（気）＝Ｈ_２Ｏ（液）＋２８６ｋＪ
５．燃焼熱は物質１ｍｏｌが完全燃焼するときに発生する熱，中和熱は酸と塩基の反応で１ｍｏｌの水が生成するときに発生する熱，溶解熱は溶質１ｍｏｌを多量の溶媒に溶かしたときに出入りする熱である。