• ベストアンサー

★熱力学的に反応は進むかどうか!?グルコースの水蒸気改質反応★

グルコースの水蒸気改質反応 C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 12H2 上記の反応は熱力学的に進行するのでしょうか?進行するなら熱力学的にどうしてですか? そもそも「熱力学的に」とはどういう意味でしょうか?工学部の学生なんですが化学についてはよくわかりません。以前にも少し違う質問をしたのですが、分かる方いらしたら教えてくれませんか?参考になるサイトでもけっこうです。

  • 化学
  • 回答数3
  • ありがとう数2

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • c80s3xxx
  • ベストアンサー率49% (1631/3289)
回答No.1

熱力学的に進行する = 反応の自由エネルギー変化が負である 問題の反応が進行するかどうかは,入手可能な熱力学データから,反応の自由エネルギー変化を計算して考えればよい. 自由エネルギーや熱力学は化学に限った話ではないので,機械系でも電気系でもやるはず.土木・建築系は知らんけど. 熱力学には時間の概念がない.熱力学的におこるはずの現象であっても,実際に観測されるかどうかは別の問題である.その現象が1億年かかっておこるような変化なのか (そのような変化は現実にはおこっていないようにしか見えない),1秒で完了するようなものであるか,熱力学は何も情報を与えない.

chocojack
質問者

お礼

自由エネルギー変化が負になればその反応進むのですね(熱力学的に)。分かりました。ちなみに熱力学データはどこから入手するんですか?図書館の化学本からですか?サイトからでも調べられますか?

その他の回答 (2)

  • c80s3xxx
  • ベストアンサー率49% (1631/3289)
回答No.3

熱力学データは図書館で化学便覧とか CRC Handbook of Chemitry & Physics とか Lange's Handbook とかのデータ集を探す.それらのもとになった出典にも注意すべきである. なんでもサイトじゃなくて,きちんとしたデータ集にあたるべき.

noname#160321
noname#160321
回答No.2

グルコースは「解糖系」で「エムデン-マイヤーホフ経路」を通る場合、二分子のATPと二分子のNADHを生じます。出来るのは二分子のピルビン酸です。↓(172キロバイト) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ja/3/30/Glycolysis.PNG ここで生じたピルビン酸はアセチルCoA(アセチル補酵素A)となりこのときにもNADHがピルビン酸当たり一分子出来ます。 ピルビン酸+NAD++SH-CoA → アセチルCoA+NADH+CO2↑ 生じたアセチルCoAはミトコンドリア内のTCAサイクル(tricarboxylic acid cycle)↓(387キロバイト) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/03/Citricacidcycle.png によってアセチルCoA一分子当たり3つのNADHと1つのFADH2を与えます。(このとき二分子の水が必要)(一分子のGTPも出来る) でNADH(FDAH2も)はH2に相当するので一分子のグルコースから水素は12分子出来ることになります。 つまり、酵素系はご期待の「水蒸気改質」を体温で発熱的に行っているのです。(ATPとGTPまで出来る) 生物って偉い。ミトコンドリア万歳。

chocojack
質問者

お礼

知識が増えました。すごいですね。私の方の水蒸気改質は、高温で触媒を使って進めるのですが、生物は低温でできてしまうのですね。

関連するQ&A

  • 熱力学的に反応は進むかどうか!?グルコースの水蒸気改質反応

    グルコースの水蒸気改質反応 C6H12O6 + 6H2O → CO2 + H2O 上記の反応は熱力学的に進行するのでしょうか?進行するなら熱力学的にどうしてですか? そもそも「熱力学的に」とはどういう意味でしょうか?工学部の学生なんですが化学についてはよくわかりません。分かる方いらしたら教えてくれませんか?参考になるサイトでもけっこうです。

  • 水蒸気改質反応について

    ガス成分の水蒸気改質反応について調べています。 石炭のガス化で使われている下記の化学反応式を見つけ、原料に含まれる炭素分(固定炭素を除く)から計算したいと思っているのですが、平衡定数を出すための標準生成自由エネルギーが C だけ分かりません。 C + H2O → CO + H2 C + 2H2O → CO2 + 2H2 C の標準生成自由エネルギー、またはこの反応の平衡定数を教えてください。

  • エタノールの燃焼反応の反応熱について

    エタノールの燃焼の反応熱を求める問題なのですが、 エタノール(液)の生成熱は277KJとする。 この条件のとき、 C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O +1369KJ でいいのでしょうか? 計算は、 C2H5OH = 277KJ、 CO2 = 394KJ、 H2O = 286KJ とすると、 (2*394 + 3*286) - (277*1)= 1369KJ 私が疑問なのはもう一つあります。 これって、「左辺は右辺より1369エネルギーが足りないから右辺から1369の        エネルギーを引けばいい」と言うわけではないのですか? そこら辺がよくわかりません。 右辺に1369KJ足したら、=ではないんじゃないのですか? 熱化学反応式は左右の反応熱を等しくするものではないのでしょうか?

  • 熱化学反応式についての質問です。

    エタンC2H6の燃焼熱について質問です。 エタンの燃焼熱 1561kj/mol 上の熱化学反応式を自分で解いてみたらC2H6+7/2O2=2CO2+3H2O(液)+1561kjになりました。 しかし、資料を見るとC2H6+7/2O2=CO2+H2O(液)+1561kjでした。 学校でこの問題が出たときには、自分の解答が○になっていました。 答えが合っているのか分からないので教えてください。お願いいます。

  • メタンの反応熱も問題です

    C+2H2(気)=cH4気+75kjー(1) C+O2=CO2+394kj-(2) H2+1/2O2=H2O(液)+286Kj-(3) CH4+2O2(気)=CO2+2H2O+? メタンの反応熱は? H2とCいらないからとるというところまでわかるのですが、 先生が、(2)+(3)×2-75で、なぜ(1)から(2)とか(3)をひかないかというと CH4が→にあるから、左辺に移動しなくてはならないからと言っていました。 これの意味もよくわかりません、 なぜ、(2)+(3)×2-75となるのですか。どこの回答をみても、、(2)+(3)×2-75 というやり方しか買いていなくて、なぜそうなるのかかいていません。 どうか詳しい解説をおねがいします

  • 熱力学的障壁とは? 電解質膜の役割

    ある電池関連の文献中に熱力学的障壁という言葉が出てきたのですが,この熱力学的障壁とは一体何のことを指すのでしょうか? 書籍や検索等自分でも調べてみたのですが,解説しているサイトや書籍がありませんでした。 文献中での具体的な記述は以下の通りです。 以下一部抜粋 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 【諸言】 CO2 の触媒による持続可能な還元は地球温暖化の解決方法の一つとなるが,CO2 は安定な分子であるため,水と直接反応させて化学変換することは難しい.本研究では,CO2 の還元系と水の酸化系とをプロトン伝導膜で分割することで熱力学的障壁を下げ,CO2 の水による光燃料化の可能性とさらなる高活性化について調べた. 【実験】 CO2 の光還元触媒として,層状半導体複水酸化物[Zn1.5Cu1.5Ga(OH)8]+2[Cu(OH)4]2–・mH2O をZn, Cu, Ga の各硝酸塩および(NH4)2CuCl4 から合成した.得られた粉末45 mg にプロトン伝導高分子膜分散溶液を混合し,撥水カーボン紙に塗布した.水の光酸化触媒として,WO3 を(NH4+)10[W12O41]10–・5H2O から合成し,撥水カーボン紙に塗布した(40 mg).両光触媒にプロトン伝導高分子膜を挟んだMEA を作成した.このMEA にはサーペンタイン状の露光部分を設けている.得られたMEA を燃料電池に組込み,前処理としてHe および水蒸気をそれぞれ供給しながら燃料電池を323 K で10 h 保った.次に,500W アーク灯から両触媒に光照射しながら,CO2 の光還元触媒側に3% CO2 を,水の光酸化触媒側に水蒸気を供給した.所定反応時間後,燃料電池からのガス成分をGC–TCD で分析した. 【結果・考察】 報文1,2 のように本研究のMEA を用いて413 K でCO2 の光燃料化を行なっても電力は得られないが,CO2 とH2 供給では量論のメタノールと電流が得られる.323 K での前処理でも電力が得られな いことを確認した(Fig. 1a).次に両触媒に光照射を行なうと,メタノールが56 nmol h–1 gcat–1 あるいは0.62nmol h–1 cm–2 の速度で得られた(Fig. 2).ここで,還元反応側の触媒量を採っている.光照射時の触媒部中心の温度は313 K だった.光照射中,メタノール生成の量論の1.5 倍の電流が得られた(Fig. 1b).余剰電流の理由は不明であるが,光燃料化された生成物の一部が吸着等により,全て回収されていない可能性がある.以上より,水の光酸化系では2H2O → 4H+ + 4e– + O2 の反応が起き,電子は外部回路を,プロトンは高分子膜を経由してCO2光還元系に移行し,CO2 + 6H+ + 6e– → CH3OH + H2O の反応が起きることを実証した.半導体触媒のみを用いて熱力学的障壁を 抑止しながらCO2 光燃料化を進める世界初の成果である. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 以上抜粋終了 学会用の簡易的な要旨であるため、それ以上の詳しい解説はなく,引用文献を参照しても熱力学的障壁に関する記述はありませんでした。 素人の自分が思いつくのは, 4H2O + 2CO2 → 2CH3OH + 3O2 の反応をアノード,カソードにおいてそれぞれ 2H2O → 4H+ + 4e- + O2 CO2 + 6H+ + 6e- → CH3OH + H2O の半反応にプロトン伝導膜を用いて分離することによって活性化エネルギーを下げられるという解釈なのですが,酸化反応と還元反応を分離するだけで活性化エネルギーを下げられるものなのでしょうか? 電解質膜を用いているのは,各反応を隔てることで電流を取り出しつつ光生成が進めるためだと考えていたのですが,電解質膜に活性化エネルギーを下げる機能や作用があるということなのでしょうか? ご存知の方、ご教授ください。 よろしくお願いします。

  • 熱化学反応式:生成熱

    プロパンの生成熱なのですが、方程式の解法がわかりません。わかる方がいらっしゃいましたら、お願い致します。 C+O2=CO2+394KJ H2+2分の1O2=H2O(気体)+242KJ C3H8+5O2=3CO2+4H2O(液体)+2220KJ H2O(液体)=H2O(気体)-44KJ ですよろしくお願い致します。

  • グルコースの標準生成エンタルピー△Hf°の求め方

    グルコースC6H12O6(s)の標準燃焼エンタルピーは-2795である。グルコースの標準生成エンタルピー△Hf°はいくらですか? ただし、燃焼反応式は、C6H12O6(s)+6O2(g)→6O2(g)+6H2O(l) また△Hf°(CO2・g)=-394、△Hf°(H2O・L)=-286kJ/molとします。 すみませんが式に加え、簡単でよいので解説をよろしくお願いします。

  • 化学反応式

    化学反応式の 問題なんですが ・( )H2 + ( )O2→( )H2O ・( )Mg + ( )O2 →( )MgO ・( )CH4 + ( )O2→( )CO2 +( )H2O ( )に係数が入るん ですがわかりません。

  • 熱化学方程式

    はじめまして。 前回の質問の続きになってしまい、恐縮なのですが、やはり最後まで到達しません。助言できる方、よろしくお願いします。 メタンが完全燃焼して炭酸ガスと水蒸気を生じるときの発生する熱量を知りたい。  CH4+2O2=CO2+2H2O 与えられている条件は以下の通りです。  2H2+O2=2H2O(液)+572kJ  2H2+O2=2H2O(気)+484kJ  H-Hの結合エネルギー 436(kJ/mol)  C-Hの結合エネルギー 416(kJ/mol)  O=Oの結合エネルギー 498(kJ/mol)  C=Oの結合エネルギー 804(kJ/mol)    ↓  H2(気)=2H(気)-436  CH4(気)=C(気)+4H(気)-416×4  O2(気)=2O(気)-498  CO2(気)=C(気)+20(気)-804×2   で良いのでしょうか?   あと、前問で 2H(気)+O(気)=H2O(気)+927          H2O(気)=H2O(液)+44      というのは、自力で導き出しています。 >あとは、結合エネルギーが出ていますから完全燃焼の >式を結合エネルギーの式にしてしまい、 この部分がよく理解できません。化学反応式から熱化学方程式に変換させる部分で止まってしまうのです。 助言できる方、よろしくお願いします。