質問: 化学反応式について 都内の付属校に通っている高校生です。 レポートを書いてるときにふと思ったことがあったので質問させていただきます。 例えば cacl2+2agno3→2agcl↓+ca(no3)2 という式がありますよね?これが cacl2+2agno3→cacl2+2agno3 のままということはないのですか? できれば化学反応式の原理も詳しく教えてくださると嬉しいです。興味本位ですがはやく知りたい輩なのでご返答の方よろしくお願いします。
回答: 基本的に化学反応には必ず逆反応があります。 そしてその平衡状態になります。 a + b → [ab] → a' + b' aとbが衝突すると [ab] のような遷移状態(中間複合体)を経ますが、 この時活性化エネルギーという障壁があります。 例えばh2とo2が反応してh2oが生成するときに h2分子内及びo2分子内の結合を断ち切るためにはエネルギーが必要だということです。 この時衝突してもほとんどの場合エネルギーが足りず、障壁を乗り越えられずまたもとの状態に戻ります。 エネルギーが十分に高かった場合その障壁を乗り越えて反応が進みます。 h2とo2が反応するときには、火のような最初のエネルギーを与えてやればこの反応は爆発的に進みます。 しかしその逆反応は障壁があまりに高いためにほとんどおこりません。 常温では液体の水になってしまうため気体のときのような高いエネルギーでの衝突が起こりえないのです。 高温で(水蒸気として)反応させれば逆反応は起こるでしょうが、 それも障壁の高さのためほとんど起こらないでしょう。h2oの方が安定だからです。 なぜその方が安定化ということは酸化還元反応にも関係してきます。 水素や多くの金属は酸素と結合する方が安定なのです。(だから金属は自然に錆びちゃう訳ですね) このようにほぼ一方的に片方に進む反応もあれば、一方的には進まずに両方向に進むものもある訳です。 人間が化学的に反応させるときは温度や圧力等を変えて目的の化合物を生成する方向を強めてやります。 今回の化学反応式はそのような反応式とは少し異なった点があります。 イオン結合している物質の化学式は分子状物質とは異なり組成式であることはご存知ですよね。 例えばcacl2は水の中ではおそらくほとんどca2+とcl-として存在していると思われます。 agno3は電離しているものとしていないものとが存在しているのでしょう。 ですからcacl2といった記述はあくまで便宜的なものです。 ただこの反応式が基本的にほとんど右に進む理由はagclが沈殿することにあります。 水中で様々なイオン同士が衝突するわけですが、ag+とcl-が衝突してagclができると沈殿して、 系から除外されてしまいます。沈殿物は水の中での衝突がほとんど起きなくなってしまう訳です。 そうすると化学平衡は右にずれますから、反応はどんどん右に進むことになるのです。