章节大纲

    • 　反応系の原形にはH2とO2、生成形にはH2Oが存在します（下図）。生成形と原形を含めた反応系の束縛エネルギー変化は、T・⊿S【生成形】―【原形】です（下図では、T・⊿S系と表示）。　この反応が起こると、反応熱（⊿Q）が外界に伝わります。外界を含めて考えると、外界は熱⊿Qをうけとっているので、外界のエントロピーは⊿Q／T増えました。　ただし、外界は十分に大きく、反応前後で外界を含めた温度Tは変わりません。




      反応系と外界を含めた全体のエントロピー変化を⊿S全体とすると、

       

      ⊿S全体　＝　⊿S【生成形】-【原形】 + ⊿Q／T

       

      が成り立つ。この外界を含めた系は十分大きくて温度変化がないので、断熱系とみなせる。つまり、この系では、エントロピーが増大（S全体＞0 ）するのです。



      エントロピー増大の条件を課すと、

       

      ⊿S全体　＝　⊿S【生成形】-【原形】 + ⊿Q／T ＞ 0   ①

       

      これに、先に求めた以下の式を代入する。

       

      ⊿H【生成形】－【原形】＝T⊿S【生成形】－【原形】＋ ⊿G【生成形】－【原形】

                    →　T⊿S【生成形】－【原形】＝⊿H【生成形】－【原形】－ ⊿G【生成形】－【原形】

                    →　⊿S【生成形】－【原形】＝⊿H【生成形】－【原形】／T－ ⊿G【生成形】－【原形】／T

      ①の⊿Sに代入

      ⊿H【生成形】－【原形】／T  － ⊿G【生成形】－【原形】／T  ＋⊿Q／T ＞ 0              ②

       

      エンタルピー変化と反応熱（-⊿Q）が等しく(⊿H【生成形】－【原形】＝－⊿Q)、T>0なので、

      （－⊿Qのマイナス符号は、系からみると熱を失っているから。）


      ②は、⊿H【生成形】－【原形】／T  － ⊿G【生成形】－【原形】／T  －⊿H【生成形】－【原形】／T ＞ 0

       

                    －⊿G【生成形】－【原形】＞ 0

       

      つまり、

                    ⊿G【生成形】－【原形】＜ 0　の向きに反応が進む


      化学反応が平衡にある条件とは、反応系と外界を含めたエントロピーが変化しない場合である。つまり、以下の条件が成り立ちます。

       

      ⊿G【生成形】－【原形】＝ 0　

       


      次のコースでは、この条件式と熱力学関数を合わせて、先に扱った、化学平衡の条件式を導きます。

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