結合エネルギーと光

根拠は高等学校学習指導要領（平成30年告示）「化学」の内容 (2) ア (ｱ) ㋐「化学反応と熱・光」。
内容の取扱いは「結合エネルギーにも触れるとともに、吸熱反応が自発的に進む要因にも定性的に
触れること」を求めており、解説は光の発生や吸収について化学発光や光合成を扱うとしている。

0. どういう論点か

反応熱は、結局 「切った結合」と「できた結合」の差です。
切るのに要るエネルギーより、できるときに出るエネルギーが大きければ発熱になります。

引っかけの分かれ目は次の 3 つ。

• 結合エネルギーは「切るのに必要な」エネルギー（できるときに出る値と同じ大きさ）
• 気体状態の原子にばらすのが基準（液体や固体からでは値が変わる）
• 吸熱でも自発的に進む反応がある——乱雑さ（エントロピー）が増える向きに進むため

1. 結合エネルギー

根拠: 学習指導要領 化学-(2)-ア-(ア)-㋐

結合エネルギーとは？

気体分子内の結合 1 mol を切って、ばらばらの原子にするのに必要なエネルギー

切るのに要る値なので、常に正。

結合ができるとき、エネルギーは吸収されるか放出されるか？

放出される

切るときに要る値と同じ大きさが、逆向きに出ていく。

結合エネルギーから反応エンタルピーを求める式は？

ΔH = （切る結合のエネルギーの和）−（できる結合のエネルギーの和）

切るのが先（吸収）、できるのが後（放出）と覚える。

結合エネルギーが大きい結合ほど、どんな性質をもつ？

切れにくく、安定

N≡N（約 946 kJ/mol）は非常に切れにくく、窒素が反応しにくい理由になっている。

結合エネルギーを使う計算で、反応物が液体のときに注意することは？

気体にするぶんのエンタルピー変化（蒸発エンタルピー）を足す必要がある

結合エネルギーは気体状態を基準にした値だから。

2. 光と化学反応

根拠: 学習指導要領 化学-(2)-ア-(ア)-㋐

エネルギーの出入りは、熱だけでなく光の形でも起こります。
熱と光は出口が違うだけで、もとは同じ化学エネルギーの差です。

化学反応によって光が放出される現象を何という？

化学発光

ルミノール反応やケミカルライトがその例。

生物が化学反応で光を出す現象を特に何という？

生物発光

ホタルやウミホタルの発光。

光合成では、光のエネルギーはどう使われている？

吸収されて、化学エネルギーとして蓄えられる

二酸化炭素と水からグルコースをつくる、吸熱の向きの反応。

写真フィルムや感光紙が変化するのは、何によるか？

光のエネルギーによって化学反応が起こるから

臭化銀の分解などが利用されている。

3. 吸熱反応が進む向き

根拠: 学習指導要領 化学-(2)-ア-(ア)-㋐

「エネルギーが下がる向きに進む」だけでは、吸熱反応が自然に起こることを説明できません。
もう 1 つ、乱雑さが増える向きに進むという傾きがあります。

反応が自発的に進む向きを決めているのは、エネルギーのほかに何か？

乱雑さ（エントロピー）

エントロピーが増大する向きにも進みやすい。

固体が水に溶けて吸熱するのに自然に進むのはなぜ？

ばらばらに散らばることで乱雑さが大きく増えるから

エネルギーの面では不利でも、乱雑さの面で有利になる。

固体・液体・気体のうち、乱雑さが最も大きいのは？

気体

気体が生じる反応は、乱雑さが増える向きになる。

低温では、エネルギーと乱雑さのどちらの効きが強くなる？

エネルギー（発熱する向き）

高温になるほど乱雑さの効きが強くなり、吸熱反応が進みやすくなる。