参考：標準生成エンタルピー (kJ/mol、298 K)
| 化合物 | ΔH°f | 化合物 | ΔH°f | 化合物 | ΔH°f |
|---|
| H₂O(l) | -285.8 | CO₂(g) | -393.5 | CH₄(g) | -74.8 |
| H₂O(g) | -241.8 | CO(g) | -110.5 | C₂H₆(g) | -84.7 |
| NH₃(g) | -45.9 | NO(g) | +90.3 | C₂H₄(g) | +52.3 |
| HCl(g) | -92.3 | NO₂(g) | +33.2 | C₂H₂(g) | +226.7 |
| NaCl(s) | -411.2 | SO₂(g) | -296.8 | C₆H₆(l) | +49.0 |
| CaO(s) | -635.1 | SO₃(g) | -395.7 | CH₃OH(l) | -238.7 |
| CaCO₃(s) | -1206.9 | H₂SO₄(l) | -814.0 | C₂H₅OH(l) | -277.7 |
結合エネルギー (kJ/mol)： H-H 436, C-H 413, C-C 348, C=C 614, C≡C 839, O-H 463, C-O 358, C=O 799, Cl-Cl 243, H-Cl 431, N≡N 941, O=O 498, N-H 391.
熱化学とは？
熱化学とは、化学反応のエネルギー簿記です。エネルギーがどこへ、どれだけ、どんな日程で行くか。中心の通貨は熱（q、ジュール）で、熱量計の中で反応を進め、既知の質量の水の温度変化を見て測ります。主規則は第 1 法則 — エネルギーは保存され、作られも壊されもせず、化学結合と外界の間を移動するだけ — で、このページのすべて（比熱、ヘスの法則、生成エンタルピー、ギブズ自由エネルギー）は、その 1 つの法則が違う帽子をかぶったものです。
覚えるべき規則は 1 つ：エンタルピーは状態関数です — 始状態と終状態だけに依存し、その間の経路には依存しません。この単一の性質こそがヘスの法則を合法にし、下の参考表全体を利用可能にします。
熱と温度
温度は分子の平均的な揺れを測り、熱はその揺れが変わるとき移動する総エネルギーです。比熱パネルは q = mcΔT で両者を換えます。サンプルは水 100 g（c = 4.184 J/g·°C）を 20 °C から 80 °C まで熱し、q = 100 × 4.184 × 60 ＝ 25104 J ＝ 25.104 kJ を吸熱で必要とします。水の際立って大きな c が、水を冷却剤の第一選択とし気候のはずみ車にしている理由です。金属鍋の温度を激しく揺らす同じジュールが、やかんをほとんど動かしません。水の巨大な比熱は水素結合の仕事です。どのジュールも、分子が速くなる前にネットワークを部分的にほどかなければなりません。
結合の切断は支払い、形成は入金
反応のエンタルピー変化は、単純に会計の差額です。ΔH ≈ ΣBE(切断) − ΣBE(形成)。H–H（436）と Cl–Cl（243）の切断は 679 kJ/mol の費用で、2 つの H–Cl 結合（各 431）の形成は 862 kJ/mol を返します。結合エネルギーパネルのサンプルは正味 −183 kJ/mol、発熱 — H2 + Cl2 → 2HCl が熱を放出するのは、生成物が反応物より原子を強く抱えているからです。符号規約は普遍です。負の ΔH は系が熱を放出（発熱、燃焼のように）、正は吸収（吸熱、氷が溶けるように）します。
ヘスの法則と生成エンタルピー
エンタルピーは状態関数なので、反応を既知のステップの都合の良い階段から組み立て、エンタルピーを足せます — 和は経路非依存です。簿記は標準生成エンタルピー ΔH°f で標準化されます。標準状態の元素から 1 mol の化合物を作るエンタルピーで、これによりすべての元素自身の値は定義によりゼロです。生成パネルのサンプルが原型です。C(s) + O2(g) → CO2(g) は左辺が (0 + 0)、右辺が −393.5 なので、ΔH°rxn = −393.50 kJ/mol — 上の参考表はまさにこの種の和、生成物マイナス反応物（それぞれ化学量論係数倍）のために備えてあります。
エントロピー：配置の数え上げ
エントロピー（S）は、状態が持つ微視的配置の数を数えます — 気体は液体に勝ち、液体は結晶に勝ち、混合物は純物質に勝ちます。第 2 法則は、宇宙のエントロピーがあらゆる自発過程で増えることを要求し、それはきれいに分割できます。ΔSuniv = ΔSsys + ΔSsurr。外界の取り分は ΔSsurr = −ΔH/T です — 発熱反応は熱を外界に分散させ、そのエントロピーを上げます。エントロピーパネルのサンプル：298 K での発熱 −100 kJ/mol は外界に +335.570 J/mol·K を注ぎます。ΔSsys = 150 と合わせて宇宙は 485.570 J/mol·K を得て、過程は自発的です。
ギブズ自由エネルギー：評決
J. ウィラード・ギブズは両方の帳簿を 1 つの数に畳みました。ΔG = ΔH − TΔS。ギブズパネルのサンプルは、有利だが乱雑さを減らす反応 — ΔH = −100 kJ/mol、ΔS = −50 J/mol·K、298 K — を走らせ、ΔG = −100 − 298(−0.05) ＝ −85.10 kJ/mol、自発的を返します。4 つの符号組合せは暗記する価値があります。発熱 ＋ エントロピー増は常に自発的、吸熱 ＋ エントロピー減は決して自発的にならず、混ざった 2 つは温度次第です。だから氷は 273 K 超でのみ溶けます（TΔS が ΔH を追い越す）。平衡では ΔG = 0 で、標準自由エネルギーは ΔG° = −RT ln K で平衡定数とつながります。
よくある誤解
- 発熱は自発的を意味する。違います。エントロピーの帳簿も釣り合わなければなりません。多くの塩の溶解は吸熱なのに自発的です。乱雑さの増加が請求を払うからです。
- 熱と温度は同じもの。30 °C の浴槽は 90 °C のカップよりはるかに多くの熱を持ちます。q = mcΔT は質量と熱容量も発言権があると言います。
- 結合の形成にはエネルギーが要る。逆です。結合の形成は常にエネルギーを放出します — その放出されるエネルギーこそ、発熱反応が換金するものです。
- 結合エネルギーは ΔH を正確に予測する。多くの分子にわたる平均値で、パネルの式の ≈ 記号は正直です。生成エンタルピーが正確な道具です。
関連ツール：ΔG° が K に出会うところは化学平衡、熱が交換する PΔV の仕事は気体法則、自発的は速いと同じではないのは反応速度。
