質問(1)酸化還元反応は吸熱反応ですか?それとも発熱反応ですか?理由をつけて教えてください。
質問(2)中和反応の活性化エネルギーはなんで小さいんですか?それと触媒は使えるんでしょうか?理由をつけて教えてください。
質問(3)この質問はずっと前から気になっていたものでどうか教えてください。液体はなぜほっとくと気体になるんでしょうか?気体のほうがエネルギーが高く液体のほうが低い(だから安定)のになぜ気体になってしまうのですか?
ついでのついで質問(4)液体は圧力をもつんですか?

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A 回答 (4件)

 


(1),(4)に関しては既に充分な回答がありますので,(2),(3)について若干補足いたします。

> 触媒は使えるんでしょうか?

 水溶液中の中和反応は,H+ (H3O+) と OH- の反応です。つまり,H3O+ が OH- に H+ を与える反応です。これを頭において,触媒反応を考えてみます。

 触媒はどんな反応をするかご存知でしょうか。一般には,触媒が一方の基質と何らかの反応をします(化学反応ではなく,単なる物理的吸着なども含みます)。このものが第2の基質と反応します。これには2種類あります。第2の基質が触媒上の第1の基質と反応して生成物を与える場合と第2の基質が触媒と反応する場合です。後者の場合は,触媒上の基質同士が反応して生成物を与えます。このように,触媒を使った場合には,基質は触媒と反応しなければなりません。

 中和反応の場合,H+ が触媒と反応する(くっつく)ことになりますが,それよりも OH- と反応する(くっつく)方が容易です。ですので,触媒を使う事は不可能です。

> 液体はなぜほっとくと気体になるんでしょうか?

 基本的には,inorganicchemist さんや HIMADESU さんの平衡やエントロピ-を考えれば良いわけです。

 追加として,「気体のほうがエネルギーが高く液体のほうが低い」としても,室温という熱エネルギ-が常に存在します。このエネルギ-が気体になるのに必要なエネルギ-を賄えれば,ドンドン気体になり液体は無くなってしまいますが,不十分であれば,ほとんど気体にならず液体のまま存在します。

 
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(1)酸化還元反応


 物質は酸化されると、一般に発熱します。しかし必ずしも発熱するとは限りません。反応によって、化学エネルギーの低い状態になれば、発熱しますし、逆であれば吸熱となります。ただ、吸熱反応というのは比較的少なく、酸化還元反応で吸熱反応という例は、パッとは浮かびません。
(2)中和反応
 前半の質問はinorganicchemistさんのおっしゃる分で充分でしょう。触媒についてお答えします。触媒の定義は、反応速度を変える物質のことです。これには早くする場合と遅くする場合の2通りがあります。中和反応の機構は、inorganicchemistさんがおっしゃる通りなので、これを早くすることは触媒的には先ず不可能です。遅くすることは、プロトンの移動を妨げる物質、例えば有機化合物やプロトンをトラップする物質により可能とは思いますが、あまり意味はないと思います。
(3)液体→気体
 これはエントロピーに関することです。エントロピーというのは、簡単に言えば、どれだけバラバラになっているかという指標と思ってください。エントロピーは、原則的に増大します。これは、物は放って置くとどんどんバラバラになります。これを元に戻すためには、エネルギーが必要となります。散らかった部屋を片付けるのには、相当エネルギーが必要ですね。自然の法則も全く同じ事です。このバラバラ度合いから考えると、液体よりも気体の方が、圧倒的にバラバラ度が高い。だから、気体の方が安定すると考えられたらいいと思います。
(4)液体の圧力
 もちろん持ちます。液体だけではありません。固体も圧力を持ちます。あなたの立っている地面は、貴方の体重分だけ、あなたから圧力を受けているのです。海外旅行で荷物をいっぱいに詰めたスーツケースを考えてください。鍵を外せば跳ね上がりますね。これは、中の衣類の圧力によってスーツケースの蓋が押し上げられているのです。圧力というのは、本来、面積あたりにかかる力です。だから、気体も液体も固体も関係ありません。まあ、これは物理の問題ですけどね。
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>質問(1)酸化還元反応は吸熱反応ですか?それとも発熱反応ですか?


水溶液での酸塩基反応のように一つの反応式では表せないので、
反応により吸熱であったり、発熱であったりすると思います。

>質問(2)中和反応の活性化エネルギーはなんで小さいんですか?
水溶液中での酸、塩基反応に限って考えれば、反応に主に関与している
プロトンは十分に小さいため、立体的な障害を受けにくいことと、
酸と塩基が多くの場合、それぞれ正電荷、負電荷を帯びていることが
理由でしょうか。

>質問(3)液体はなぜほっとくと気体になるんでしょうか?
あくまで気液平衡ですから、平行が移動する条件を考えればよいと思います。
気体は自由に移動(拡散)できますから、系の中での濃度(分圧)が
かなり低くなります。部屋の中で考えればコップの付近では気体の方に
平衡が偏っていても、窓ガラスの付近では液体(結露)の方に平衡が
偏っていることでしょう。

>質問(4)液体は圧力をもつんですか?
もちます。油圧ジャッキなどがその典型例だと思いますが、
気体との違いは圧力変化によりその体積変化が小さいということでしょうか。


何となく自信ありですが、ご指摘等ありましたら
みなさまよろしくお願いします。
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ついでのついで、にだけ。



> 質問(4)液体は圧力をもつんですか?

そりゃあ、持ちますよお。深海に潜る潜水艇が、何故、あんなに不格好なくらい
頑丈に作ってあると、お思い?
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Aベストアンサー

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よく分からなくて大丈夫ですよ。
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ただ、中学や高校で出てくる発熱反応や吸熱反応は、実は上っ面の現象だけを説明していることが多いです。
発熱反応でエネルギーが放出される、吸熱反応でエネルギーが吸収される、
物質の中のエネルギーが反応でどうなるのか、その時に他の尺度はあるのか?等、を理解しようとすると、
大学の化学系学部の基礎課程で習う熱力学や物理化学の知識が必要になってきます。
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サイトや動画をいくつかみて、ご自分で”現象としてどのようなものがあるのか”を中心に考え(理論は大学に行かないと教えませんから、現象に注目するしかないと私は考えます)、
発展の話と関係ありそうな部分を見つけ出してレポートにするしかないと思います。

>よく分かりません
よく分からなくて大丈夫ですよ。
発展の話、発熱反応と吸熱反応の進む理由というのがどういう話なのか質問に説明がないので、私も説明のしようがないです。

ただ、中学や高校で出てくる発熱反応や吸熱反応は、実は上っ面の現象だけを説明していることが多いです。
発熱反応でエネルギーが放出される、吸熱反応でエネルギーが吸収される、
物質の中のエネルギーが反応でどうなるのか、その時に他の尺度はあるのか?等、を理解しようとすると、
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> このとき、‘新しい平衡に達する’のだから、
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> 温度一定のまま容器の大きさを半分にすると、一時的に圧力は倍ですよね。

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> このとき、‘新しい平衡に達する’のだから、
> その影響で飽和蒸気圧の値も変わる、というふうにならないんですか?

新しい平衡に達しますけど、温度一定のままならば、飽和蒸気圧の値は変わりません。

変わるのは、平衡の位置です。「平衡はルシャトリエの原理から←に移動」するので、気体のH2Oの量が減って、液体のH2Oの量が増えます。飽和蒸気圧は、N2+3H2⇔2NH3のような化学平衡でいえば、平衡定数 K に相当するものです。温度が一定であれば圧力(全圧)やN2,H2,NH3の分圧を変えても平衡定数 K が変わらな...続きを読む

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この時、熱伝達率が温度によらず一定であると仮定すると、
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ですから、温度差ΔT
 ΔT = Ts - Tg = Q/K = 一定
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Tg = 0℃、Ts = 20℃の時、温度差ΔT = 20 - 0 = 20℃
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よろしくお願いします。

Aベストアンサー

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 インターロイキンは細胞のだす言葉ですが、「熱を上げてけれ~」という声が多く聞こえたかで発熱中枢で設定温度を決めて戦います。
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だとしたら、生成物のエネルギーはなぜ周囲の分子に再び伝わっていかないのでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>発熱反応では、生成物の運動エネルギーが反応物の総エネルギーよりも減少し、その減少分が周囲の分子に伝わることで発熱となるのでしょうか?

いいえ、ちがいます。
この反応熱出てくる、「生成物の持つエネルギー」「反応物の持つエネルギー」というのはいわば潜在的に持っている状態で、ポテンシャルと言うことがあります。あくまで「秘めたエネルギー」であるため、そのままでよそに伝わると言うことはありません。

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