化学反応
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化学反応(かがくはんのう、英語: chemical reaction)は、化学変化の事、もしくは化学変化が起こる過程の事をいう[1]。化学変化とは1つ以上の化学物質を別の1つ以上の化学物質へと変化する事で[1][2]、反応前化学物質を構成する原子同士が結合されたり、逆に結合が切断されたり、あるいは化学物質の分子から電子が放出されたり、逆に電子を取り込んだりする。広義には溶媒溶質溶ける変化[1]や原子のある同位体が別の同位体に変わる変化[1]液体固体に変わる変化MF2(p386)等も化学変化という。

化学変化の前後では、化学物質の分子を構成する原子の結合が変わって別の分子に変化する事はあるが、原子そのものが別の原子番号の原子に変わる事はない(ただし原子間の電子の授受や同位体の変化はある)。この点で原子そのものが別の原子に変化する原子核反応とは大きく異なる。

化学反応では反応前の化学物質を反応物(reactant)、反応後の化学物質を生成物(product)といい、その過程は化学反応式で表記される。例えば反応物である HCl {\displaystyle {\ce {HCl}}} (塩酸)と NaCl {\displaystyle {\ce {NaCl}}} (水酸化ナトリウム)が化学反応して生成物である H 2 O {\displaystyle {\ce {H2O}}} (水分子)と構文解析に失敗 (構文エラー): {\displaystyle <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mtext class="MJX-TeXAtom-ORD">Na</mtext> </mrow> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex"><nowiki>{\displaystyle {\ce {Na}}}</nowiki></annotation> </semantics> } NaCl {\displaystyle {\ce {NaCl}}} (食塩)ができあがる状況を示した化学反応式は

HCl + NaOH   ⟶   H 2 O + NaCl {\displaystyle {\ce {{HCl}+NaOH\ ->\ {H2O}+NaCl}}}

と表記される。


目次

1 化学平衡

2 化学反応の変化傾向

2.1 外部との相互作用を考慮した変化傾向

2.2 反応系の変化傾向

2.3 自由エネルギーによる表現


3 その他

3.1 化学反応の種類

3.2 化学反応論

3.3 化学反応に影響する因子


4 比喩

5 関連項目

6 引用文献


化学平衡

反応物から生成物をつくる化学反応の際には、逆に生成物から反応物をつくる化学反応も同時に起こっている(このような逆向きの化学反応がある事を強調したい場合は、化学反応式の矢印は「 ⟶ {\displaystyle {\ce {->}}} 」ではなく「 ↽ − − ⇀ {\displaystyle {\ce {<=>}}} 」にする。)。

したがって反応物から生成物をつくる化学反応の反応速度がその逆向きの化学反応の反応速度の大小により、反応物と生成物の比が増減し、最終的には反応物と生成物が混在した状態で釣り合う事になる。この状態を化学平衡という。(なお、化学反応の結果最終的に生成物が一切なくなってしまうケースは、生成物が0の状態でが化学平衡したという事である)。
化学反応の変化傾向
外部との相互作用を考慮した変化傾向

化学変化している系(反応系)は、一般には外部と相互作用しながら化学変化していく(例えば反応熱を外部に放熱する)。こうした状況下、次の事実が知られている:化学変化は常に、系のエントロピーSsysと外界のエントロピーSsurrを足し合わせた全エントロピーStotalが増大する方向に自発的に進むMF2(p393)

これは熱力学の第二法則からの当然の帰結であるMF2(p393)。

さらに、自発的な反応は常に、反応混合物を平衡状態の方向へと変化させるMF2(p385)。

よって反応系が外部から孤立している場合には、化学変化の平衡定数Kcと現在の時刻における反応指数Qcと比較する事で、反応がどちらの方向に進むかを知ることができるMF2(p385)。
反応系の変化傾向

反応系の2つの状態A、Bに対し、Aのときの系のエントロピーとBのときの系のエントロピーの差をΔSsysとすると、

ΔSsys>0のとき、系は状態BからAに自発的に変化する
MF2(p393)


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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