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結合エネルギーについて

 高校化学の参考書に「結合を形成すると安定化する」と書いてありました(発熱反応)。確かに、原子から分子への反応や、水和など多くが当てはまるのですが、二酸化炭素と水からグルコースを生成するときは吸熱であり、結合を形成しているのに不安定化しています。エネルギーを利用して結合を作っているので、これは当たり前かもしてませんが、「結合を形成すると安定化する」ということの矛盾はどう考えればよいのでしょうか?  よろしくお願いします。  

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● 水は低きに流れる ⇒ 高原に湖が有るはずがない    こう例えれば、この人の理屈は何だ!と思いますね・・・  ブドウ糖=高原の湖です。 ● 「吸熱反応か発熱反応か」を含め、「結合を形成すると安定化する」ということは、「反応の始まり」「終わり」「変化の方向」だけを取り出した法則です。他の不要な要素、「途中の経過」や「次にどうなるか」などを無視したことに意味が有るのです。  本当は「安定な結合」を作る状態はエネルーギー図では「くぼ地」でないといけない(=次に山がある)ということです。しかし、「始点」「終点」「変化の方向」のみが重要なのに、ここで出発点の地形や途中の道筋の地形、行く先の地形について触れると、そのような要素のみを取り出した意味がなくなります。いらない議論を避けるためには、必要のないことには触れないのです。  世界中を調べると南北東西いろんな方向に流れる川がある。川の流れる方向はどうやって決まるのかを調べてて、ここは大きな岩が有るからだとかいろんな人がいろんな理由をつけてなんだかかんだと言ってるのです。そのときに、「高さが重要で低いほうに流れるだけ」と言いたいのです。  このときに「行き着く先は海である」と言ったら、これは余計なことではありませんか?「この川のこの部分は海と反対方向に向かって流れてるではないか」とかいう変な理屈をつける人が必ずでてくるのです。  「安定」という言葉は使って有りますが、余計なこと=<たどり着く地形がエネルギー図で見たときに「くぼ地である」>ことは言ってないのですね。 ● 『化合物が安定に存在するかどうか』は、上の法則から進んで「変化の途中経過」=<途中の道筋>や<目的地の地形>とかの「周囲の細かな地形」を含めた法則でなければ説明できません。  本当はここで初めて「安定とはどういうことか」が出てくるのです。  もう解ると思いますが、安定=くぼ地=両側に高いところ<山>がある地形です。こう考えると化学変化は1つの化合物=<1つの湖>から別の化合物=<別の湖>へ、間にある<山を越えていくの移動>に例えることができます。間にある山が低ければ簡単に移動でき、高ければなかなか移動できません。  この段階では「山の高さ」が重要になり、これを「活性化エネルギー」、その山頂のことを「活性化状態」といいます。次にこれを勉強してください。  始点・終点・変化の方向だけでなく、『途中経過・変化の道筋(=間の地形)』を考えると、化学変化の起こりやすさ=「反応速度」や、どのようなしくみでどのような化合物ができるか=「反応機構」、行ったり来たりの移動=「化学平衡」とか、今の疑問である化合物の安定さなどもうまく説明できるようになります。 ●ブドウ糖はエネルギー的に言うと「高い山の山麓の湖」の状態に有ります。周囲をエネルギーの山で囲まれているので安定に存在します。もし次の山の上まで運べれば(=活性化エネルギーを与えれば)、また次の湖に向かって流れていくのです。最初に<海面にある状態>の「二酸化炭素と水」を山頂に運んだのはなにか、太陽の光エネルギーを使った植物の「光合成」ということです。あとは山頂から次の湖から次の湖へ、小さな小山を超えながら、ひたすら低い方向へと変化してくのです。 

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  • 回答No.4
noname#116453

結合を作っていないものが結合を作れば、多くの場合、安定化します。 また、そもそも安定化しないのであれば結合を作らないといった方が正しいでしょう。このあたりは言葉遊びのごときものです。 それで、今回は結合の組み替えですので、それとは別の問題になります。 本題ですが、グルコースに点火すれば二酸化炭素と水になります。それは酸素とグルコースが共存する状態よりも燃えてしまった状態の方が安定だからです。 それではなぜ光合成が起こるかといえば、より不安定な方向に変化が進むために必要なエネルギーが外部から供給されるからです。すなわち、光合成というぐらいですから光が必要です。光はエネルギーですから、自然には進まない方向の反応を進めるのに利用できます。また、光合成を行うにあたって、葉っぱの内部ではさまざまな化学変化が起こっており、それによって生じるエネルギーもかかわってきます。つまり、二酸化炭素と水からグルコースが生じたという表面的なことのみに注目していたのでは説明できないということになります。

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  • 回答No.2
noname#160321

>「結合を形成すると安定化する」 はっきり言って「ウソ」です。百歩譲っても不正確です。 はだかの原子が結合を作れば安定化します。でもそんな原子って宇宙空間にしか存在しません。 どんな元素も単体が基本です。単体から化合物を作るとき生成熱が必要です。定圧下では生成エンタルピーになります。分子の1mol当りでは標準生成エンタルピー「Hf^o(J)」になります。 グルコースについては英語ですが良い問答があったので貼ります。↓ http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/mole00/mole00742.htm

参考URL:
http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/mole00/mole00742.htm

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  • 回答No.1

反応物と生成物のエネルギー準位の差が反応熱になります。 よって、吸熱および発熱かは反応物と生成物によって決まります。 生成物が反応物より不安定でエネルギー準位が高いとき吸熱反応。 その逆が発熱反応。 詳しくは、熱力学の分野を勉強することをお勧めします。

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