ヘスの法則(ほうそく)とエンタルピー図(ず)

ヘスの法則(ほうそく)は、反応(はんのう)熱(ねつ)（$\Delta H$）が反応(はんのう)の前後(ぜんご)の状態(じょうたい)だけで決(き)まり、どんな経路(けいろ)をたどっても同(おな)じ値(あたい)になるという法則(ほうそく)である。1段階(だんかい)で反応(はんのう)させても、何段階(なんだんかい)かに分(わ)けて反応(はんのう)させても、全体(ぜんたい)の$\Delta H$は変(か)わらない。

この関係(かんけい)を表(あらわ)すのがエンタルピー図(ず)だ。縦(たて)軸(じく)に化学(かがく)エネルギーの高(たか)さをとり、物質(ぶっしつ)を横線(よこせん)で、反応(はんのう)を矢印(やじるし)でつなぐ。矢印(やじるし)の長(なが)さが、その反応(はんのう)の$\Delta H$の大(おお)きさに対応(たいおう)する。

エンタルピー図(ず)では、同(おな)じ物質(ぶっしつ)からどの経路(けいろ)で進(すす)んでも、到達(とうたつ)する高(たか)さ（化学(かがく)エネルギー）は1つに決(き)まる。これがヘスの法則(ほうそく)をそのまま図(ず)にした姿(すがた)である。

（押すと拡大して表示します）

炭素(たんそ)（黒鉛(こくえん)（新しいタブで開きます））が二酸化炭素(にさんかたんそ)（新しいタブで開きます）CO₂になる反応(はんのう)には2つの経路(けいろ)がある。1つは直接(ちょくせつ)「C(黒鉛(こくえん))＋O₂(気(き))→CO₂(気(き))」と$\Delta H_1$＝－394kJで進(すす)む経路(けいろ)、もう1つは一酸化(いっさんか)炭素(たんそ)COを経由(けいゆ)する2段階(だんかい)の経路(けいろ)である。

2段階(だんかい)の経路(けいろ)は「C(黒鉛(こくえん))＋1/2O₂(気(き))→CO(気(き))　$\Delta H_2$＝－111kJ」と「CO(気(き))＋1/2O₂(気(き))→CO₂(気(き))　$\Delta H_3$＝－283kJ」からなる。エンタルピー図(ず)では、C＋O₂を最(もっと)も高(たか)い位置(いち)に、COを中間(ちゅうかん)の高(たか)さに、CO₂を最(もっと)も低(ひく)い位置(いち)に描(えが)く。

2段階(だんかい)の合計(ごうけい)は$\Delta H_2$＋$\Delta H_3$＝－111＋（－283）＝－394kJとなり、直接(ちょくせつ)の経路(けいろ)の$\Delta H_1$と完全(かんぜん)に一致(いっち)する。経路(けいろ)が違(ちが)っても、始点(してん)（C＋O₂）と終点(しゅうてん)（CO₂）が同(おな)じなら、合計(ごうけい)の$\Delta H$は同(おな)じ値(あたい)になる。

（押すと拡大して表示します）

化学(かがく)エネルギーは、その物質(ぶっしつ)がどういう状態(じょうたい)にあるかだけで決(き)まる量(りょう)で、そこへどうやって到達(とうたつ)したかには関係(かんけい)しない。エンタルピー図(ず)でいえば、各(かく)物質(ぶっしつ)の高(たか)さは1つに決(き)まっている。

したがって、始点(してん)の高(たか)さと終点(しゅうてん)の高(たか)さの差(さ)（＝$\Delta H$）も、通(とお)った経路(けいろ)に関係(かんけい)なく1つの値(あたい)になる。炭素(たんそ)から二酸化炭素(にさんかたんそ)までの高(たか)さの差(さ)は、直接(ちょくせつ)でも一酸化(いっさんか)炭素(たんそ)を経由(けいゆ)しても同(おな)じだ。

この性質(せいしつ)のおかげで、実験(じっけん)で測(はか)りにくい反応(はんのう)熱(ねつ)も、測(はか)りやすい反応(はんのう)熱(ねつ)をいくつか組(く)み合(あ)わせて計算(けいさん)で求(もと)められる。次(つぎ)のページで確(たし)かめる結合(けつごう)エネルギー（新しいタブで開きます）も、ヘスの法則(ほうそく)の考(かんが)え方(かた)を使(つか)って反応(はんのう)熱(ねつ)と結(むす)びつける。