エントロピーと反応(はんのう)の自発(じはつ)性(せい)

ここまでの反応(はんのう)熱(ねつ)は、反応(はんのう)が発熱(はつねつ)か吸(きゅう)熱(ねつ)かという、エネルギーの出入(でい)りに注目(ちゅうもく)したものさしだった。これとは別(べつ)に、粒子(りゅうし)の散(ち)らばり方(かた)・乱雑(らんざつ)さの度合(どあ)いを表(あらわ)すエントロピーというものさしがある。

固体(こたい)のように粒子(りゅうし)がきちんと並(なら)んだ状態(じょうたい)はエントロピーが小(ちい)さく、気体(きたい)のように粒子(りゅうし)が自由(じゆう)に飛(と)び回(まわ)る状態(じょうたい)や、イオンが水中(すいちゅう)に散(ち)らばった状態(じょうたい)はエントロピーが大(おお)きい。

多(おお)くの変化(へんか)は、全体(ぜんたい)としてエントロピーが増(ふ)える方向(ほうこう)に自然(しぜん)に進(すす)みやすい。発熱(はつねつ)か吸(きゅう)熱(ねつ)かだけでは、反応(はんのう)が自然(しぜん)に（自発(じはつ)的(てき)に）進(すす)むかどうかを説明(せつめい)できない場合(ばあい)がある。

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硝酸(しょうさん)アンモニウムを水(みず)に入(い)れると、吸(きゅう)熱(ねつ)でありながら自然(しぜん)に溶(と)けていき、水温(すいおん)が下(さ)がる。溶(と)ける前(まえ)は、陽(よう)イオンと陰(いん)イオンが結晶(けっしょう)の中(なか)できちんと並(なら)んだ、エントロピーの小(ちい)さい状態(じょうたい)である。

溶(と)けたあとは、それぞれのイオンが水中(すいちゅう)に自由(じゆう)に散(ち)らばった、エントロピーの大(おお)きい状態(じょうたい)になる。この散(ち)らばり方(かた)の変化(へんか)が非常(ひじょう)に大(おお)きいため、吸(きゅう)熱(ねつ)であってもこの変化(へんか)は自然(しぜん)に進(すす)む。

このように、吸熱反応(きゅうねつはんのう)（新しいタブで開きます）や吸(きゅう)熱(ねつ)の変化(へんか)であっても、粒子(りゅうし)の散(ち)らばり方(かた)が大(おお)きく増(ふ)える場合(ばあい)には、自発(じはつ)的(てき)に（自然(しぜん)に）進(すす)むことがある。保冷(ほれい)剤(ざい)に硝酸(しょうさん)アンモニウムが使(つか)われるのは、この性質(せいしつ)を利用(りよう)したものである。

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自然(しぜん)界(かい)の変化(へんか)は、熱(ねつ)の出入(でい)りだけでなく、全体(ぜんたい)としての散(ち)らばり方(かた)が増(ふ)える方向(ほうこう)に進(すす)みやすいという傾向(けいこう)をもつ。整(ととの)った状態(じょうたい)よりも、散(ち)らばった状態(じょうたい)のほうが圧倒的(あっとうてき)に多(おお)くの粒子(りゅうし)の配置(はいち)のしかたがあるためである。

発熱反応(はつねつはんのう)はふつう自発(じはつ)的(てき)に進(すす)みやすいが、吸熱反応(きゅうねつはんのう)でも、粒子(りゅうし)の散(ち)らばり方(かた)が大(おお)きく増(ふ)えるなら、そのエントロピーの増加(ぞうか)が熱(ねつ)を吸収(きゅうしゅう)する不利(ふり)を上回(うわまわ)り、自然(しぜん)に進(すす)むことがある。

このページで見(み)た硝酸(しょうさん)アンモニウムの溶解(ようかい)のように、エンタルピー（熱(ねつ)の出入(でい)り）とエントロピー（散(ち)らばり方(かた)）の両方(りょうほう)から反応(はんのう)の進(すす)みやすさを考(かんが)えることが、化学(かがく)反応(はんのう)と熱(ねつ)・光(ひかり)の単元(たんげん)全体(ぜんたい)のまとめになる。