科学反応で発生する熱エネルギーについて

質問

レポートを制作している中学生です。
中学生でも一応理解のできる範囲の回答をお願い致します。
（イオンについては一通り学習してあります）

例えば塩酸と水酸化ナトリウムの中和ですと、
HCl+NaOH→H2 O+NaCl+熱エネルギー　となりますよね。

これをイオンで考えると

H（+）+OH（-）→H2 O　+熱エネルギー
Cl（-）+Na（+）→NaCl

となると教わりました。
この時、H2 Oの合成では熱エネルギーが発生しているのに対して、
NaClの合成では発生していません。

分解では原子と原子の結びつきに熱エネルギーを要するので
吸熱反応となり、
化合ではエネルギーが余るので発熱反応になると教わりました。

ではNaClの合成でエネルギーが発生していないのは何故でしょうか？
また、熱エネルギーが生じる条件（法則）などは
あるのでしょうか？

初歩的な質問で申し訳ありませんが、よろしければ回答お願い致します。

回答No.4

rei00 · ベストアンサー

既に回答が出ている様に，水溶液の状態では Na+ と Cl- の間の結合が殆ど存在しないからです。

　もう少し具体的に説明しましょう。

　「塩酸」塩化水素分子（H-Cl）を水に溶かしたものです。この水に溶けると，H-Cl の H と Cl の結合が切れ，H+ と Cl- に分かれます。この時，H+ と Cl- は周りを水分子で囲まれた状態になります。この様なイオンを「水和イオン」と言います。

　この時，H と Cl の結合が切れるので「吸熱反応」と思いそうですが，多数の水分子と H+ や Cl- との間の結合が出来ますので，全体としては発熱反応になります。

　　HCl ＋ aq. → H+(aq.) ＋ Cl-(aq.) ＋ 熱エネルギー
　　　　　［aq. は溶媒の水；(aq.) は水和している水］

　NaOH の場合も同じです。

　　NaOH ＋ aq. → Na+(aq.) ＋ OH-(aq.) ＋ 熱エネルギー

　ここで，両者を混ぜると，H+ と OH- は反応して水分子になります。この場合は，結合が出来ますので発熱反応です。

　　H+(aq.) ＋ OH-(aq.) → H2O ＋ aq. ＋ 熱エネルギー
　＝　H+ ＋ OH- → H2O ＋ 熱エネルギー

　一方，Na+(aq.) と Cl-(aq.) はそのままの状態で存在します。溶液中のイオンは Na+ と Cl- だけですので，形式的に　Na+ ＋ Cl- → NaCl　の反応式を書きますが，溶けた状態では反応していません。ですので，熱エネルギーの出入りは考えません。

　『熱エネルギーが生じる条件（法則）』ですが，原料（反応式の左に書いたもの）が持っている総エネルギーが生成物（反応式の右に書いたもの）が持っている総エネルギーより多ければ，多い分のエネルギーが熱として出てきます（つまり，発熱反応）。

　参考になりそうなページ（熱化学）を下にあげときます。高校生用のページですが，わりと簡単に書かれていますので解るのではないかと思います。

参考URL：

http://www.geocities.com/yoshihitoshigihara/netu.htm

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありません。

非常に丁寧に説明して下さりありがとうございました。
難しい内容ですがわかり易かったです。
おかげさまでかなり深いところまで突っ込んだレポートに
なりました。

それにしても化学って、やればやるほどどんどん深みに
はまっていきますね…。面白いです。

回答No.3

nozomi500

塩酸と水酸化ナトリウム自体が、イオンのかたちで存在しているので、
（もともとが、Ｈ+　とＣl-。Na+　とOH-、というかたちで存在している）
Cl-とNa+については、中和後も、そのままイオンとして存在するから、何も変化していない。

ちなみに、結晶の水酸化ナトリウムを水に溶かすだけで発熱します。

お礼

ご回答ありがとうございました。
お礼が遅れて申し訳ありません。

回答No.2

acacia7

あ。補足ですが、
飽和してない水溶液中では基本的にNaClの結合はありません。
というのは、別々に水和したイオンで存在する方が安定しているからです。

お礼

細かいところまでありがとうございます。
良いレポートになりそうです！

回答No.1

acacia7

(1) H（+）+OH（-）→H2 O　+熱エネルギー
(2) Cl（-）+Na（+）→NaCl

(2)の反応でもあまったエネルギーは放出されます。
ただし、(1)の反応にくらべると放出されるエネルギーが
小さいので書かれていないだけでしょう。
というのも、最終的にできる結合の強さが大きく違うためです。
つまり、共有結合とイオン結合では安定の度合いが大きく違うので、
放出されるエネルギーも大きく違うのです。

お礼

わかりやすいご回答ありがとうございました。
エネルギーの量は結合の強さで決まるのですね。
参考になりました。