薬剤師国家試験出題項目

エンタルピー

1 エンタルピー

エンタルピーHは、定圧条件における熱qの出入り(発熱反応、吸熱反応)を判断するために導入された概念であり、以下の示す式で定義されている。
H=U+p・V
(U:内部エネルギー、p:圧力、V:体積)


2 発熱反応、吸熱反応

発熱反応、吸熱反応については、熱の出入りにより判断することができる。

発熱反応:系から熱が放出される反応(qがマイナス:q<0)
吸熱反応:系に熱が流入する反応(qがプラス:q>0)

発熱反応、吸熱反応であるかを判断するにあたっては、経路関数である熱を確認する必要があり、かなり大変な作業となる。そこで熱の出入りを状態量から確認する方法が考えられた。以下に定容条件、定圧条件における熱の出入り(発熱反応、吸熱反応)について記載する。

1)定容条件
 定容条件では、体積変化がない(ΔV=0)ため、内部エネルギーの変化量は以下の式で表される。

ΔU=q+w=q-p・ΔV=q+0=q

上記より、定容条件では、ΔUを確認することにより、熱qの出入り(発熱反応、吸熱反応)を確認することが可能となる。

2)定圧条件
 定圧条件では、体積変化による仕事を考慮する必要があるため、内部エネルギーの変化量は以下の式で表される。

ΔU=q+w=q-p・ΔV

また、定圧条件におけるエンタルピー変化量(ΔH)は、以下の式で表せれ、

ΔH=ΔU+p・ΔV

ΔUがq-p・ΔVであることから、以下のように変換することができる。
   ΔH=ΔU+p・ΔV=q-p・ΔV+p・ΔV=q

上記より、定圧条件では、ΔHを確認することにより、熱qの出入り(吸熱反応、発熱反応)を確認することが可能となる。

<参考:ΔHと発熱、吸熱反応について>
薬学における反応や生体内での反応は、ほとんどが定圧過程(定圧条件)で起こると考えることができるため、エンタルピー変化量(ΔH)を確認することにより、その反応が発熱反応であるか、吸熱反応であるか判断することができる。

問題文に定圧条件において、ΔHがマイナス(-)で与えられている場合は、熱の放出が伴う「発熱反応」、ΔHがプラス(+)で与えられている場合は、熱の吸収が伴う「吸熱反応」であると判断することができる。

-薬剤師国家試験出題項目

Copyright© yakugaku lab , 2020 All Rights Reserved Powered by AFFINGER5.