質問: エネルギーが高いと不安定? 受験時代はこのことを当たり前のように思っていましたが、改めて考えてみると、どうも納得がいきません。この間の授業で先生が「エネルギーの高い分子は不安定だから・・・」とおっしゃったので何でだろうと思いました。 エネルギーが高いものは高いもので存在しているんだから不安定も何もないんじゃないのかって思うのですがおかしいでしょうか。よくエネルギー図などで説明されるのですが、そもそも活性化エネルギーというものが何で存在するのかもわかりませんし、なんだか受験時代に覚えさせられたことにうまく言いくるめられているようで変な気分です。 具体的な理由があれば教えてください。
回答: エネルギーが高いから不安定というか、不安定なものをエネルギーが高いというか、微妙な問題ですね。 この件に関しては、物理の力学における位置エネルギーのようなものと考えるとわかりやすいと思います。 つまり、高いところにある物体(=位置エネルギーの大きい物体)は、何かの刺激で、下に落ちることがあります。その時に、エネルギーが発生します(通常は運動エネルギーになり、それが落下速度と関係してきます)。 しかし、下にあるものをつついても上にあがる(=位置エネルギーが大きくなる)ことはありません。 分子などのエネルギー準位というものも、これと同様のモデルで考えればわかりやすいと思います。 活性化エネルギーというのは分子の衝突の勢いで、高いエネルギー準位になってしまったと考えれば良いわけです。 こういった、活性化エネルギーの概念というのは、決してごまかされているのではなく、反応速度を議論する(たとえば反応速度の温度変化などについて考える)際にも重要な考え方です。 高い状態である程度安定なものもありますが、ひとたび下に落ちれば簡単には元に戻りません。 例えば、水素と酸素を混ぜた状態というのはエネルギー準位は高いですが、そのままでは変化しません。しかし、それに火をつけると爆発的に反応して、エネルギー準位の低い水になります。水を酸素と水素に戻すには、電気分解などの方法で、外部から多くのエネルギーを加えてやる必要があり、ちょっとした刺激で簡単に進む反応ではありません。