結合エネルギーと温度の関係

質問

お世話になっております！

前々から疑問に思っていたのですが,分子の結合解離エネルギーと温度にはどのような関係があるのでしょうか？
例えば…
　Ｈ2Ｏ→Ｈ，ＯＨ　の解離エネルギーが４９３kJ/molだとすると，分子１個当たりではアボガドロ数で割って81.9×10(-23)kJになる．このエネルギーを温度に換算すると分子一個当たり59478Kになってしまいます…何かおかしいです．分子の密度なども関係してくるのでしょうか？かなり悩んでいます…

分子の結合を解離するために必要な温度とはどのように求めるのでしょうか？どなたかよろしくお願いします．

回答No.1

noname#160321 · ベストアンサー

>>分子１個当たりではアボガドロ数で割って81.9×10(-23)kJになる．
>>このエネルギーを温度に換算すると分子一個当たり59478Kになってしまいます。
済みません。これってプランク定数かなんかから出て来る値でしょうか?
通常は各温度での分子エネルギーのボルツマン分布を考え、解離エネルギーを超える部分に関しては解離する可能性があると考えるのではないでしょうか。
熱力学は弱い上に、手元に教科書がない(泣く)

お礼

回答ありがとうございます．各分子の持つエネルギーを考えるということでしょうか…

回答No.3

sgomu

結合エネルギーは離れた状態から結合を形成したときに生ずるエネルギーであって、そのエネルギーを与えたからといってそこだけにエネルギーが消費されて解離するというのはおかしいのではないでしょうか。
それに、温度とボルツマン定数から求まるエネルギーは、平均的なエネルギーです。
実際には「平衡状態では」ボルツマン分布に従って、もっとエネルギーの高いものから低いものまで存在します。
それを使えば、理論上何％の分子が解離する条件というのは求められると思います。
ただ、ほんのわずかでも解離する条件であれば、積もり積もってけっこうな割合が解離することになりますから、平衡状態の理論では議論しにくい気がします。
じゃあどうすればいいかというと、申し訳ありませんが私にはわかりません。

お礼

回答ありがとうございます。ボルツマン分布で端のほうでも通常は「解離が起こる」ということにするのでしょうか？

回答No.2

Sbacteria

あなたの計算した数値は、水分子をイオン化するのに必要な共有結合のエネルギーでしょう。それだと、その程度数値になるかもしれません。その温度以上でプラズマになる訳ですね。何をおかしい？と感じているのでしょうか？
水の溶解度積の事ですか？　理由はよく知りません（誰かよく知っている人お願いします）が、水は、[H+][OH-]=10^(-14) になるように、非常にわずかな分子がイオンに解離しています。おそらくトンネル効果が関係していると思うのですが、詳細は知りません。

お礼

回答ありとうございます．過熱水蒸気を考えるとそんなに高温にしなくてもラジカルが生成されます．実測値とかけ離れた値のためどうも腑に落ちません…プラズマ温度（電子温度）ならオーダー的に合ってるのかもしれませんが，実測値との関係がどうも理解できません．