この実験について
吸熱・発熱のエンタルピー・プロファイルを調べながら、バルクの加熱または冷却を測定します。反応座標プローブを動かし、触媒で障壁を下げ、反応した量を独立して増やします。
学習目標
- 反応エンタルピーと正反応・逆反応の活性化障壁を区別します。
- 触媒が反応前後のエンタルピーを変えずに、反応障壁を変えることを確認します。
- モルエンタルピーと反応進行度を、熱量計の温度に結び付けます。
使い方
- 1発熱反応のエンタルピー経路の始点、ピーク、終点を調べます。
- 2触媒がある場合の経路をたどり、両方の活性化障壁を比較します。
- 3反応を完全に進行させ、断熱された溶液が吸収する熱量を計算します。
- 4反応エンタルピーの符号を反転させ、冷却と加熱を比較します。
モデル
前提条件
- この経路は人為的に設定された滑らかなエンタルピー図であり、量子論的な遷移状態計算でも分子の軌跡でもありません。経路上の点の観測は、全体の反応進行度とは独立しています。
- 反応進行度は制御時計によって指定されます。反応速度式、平衡反応率、触媒反応速度論は推定されません。
- 熱量計は断熱され、初期温度は20 °C、溶液の比熱は一定で4.18 J/(g·K)です。反応による体積変化と溶液質量の変化は無視します。
授業で試してみましょう
- Q1同じ反応熱でも、溶液の量が多いほど温度上昇が小さくなるのはなぜですか？
- Q2端点のエンタルピーが変化すると、なぜ逆反応の障壁も変化しなければならないのですか？
よくある質問
同じ反応率でも、触媒によって最終的な熱量計の熱量は変わりますか？
いいえ。このモデルでは経路の障壁だけが変化します。端点のエンタルピーと、指定した反応進行度での熱量は変わりません。
動く経路上のビーズは、実際の障壁を越える個々の分子を表していますか？
いいえ。表示された模式的なエネルギー曲線を調べるためのものです。このモデルでは、障壁を越える確率は設定していません。