反応熱
熱力学では定積過程では内部エネルギーが定圧過程ではエンタルピーが使用される為、定圧反応熱はエンタルピーで、定容反応熱は内部エネルギーで表示される。
定圧反応の場合、反応物から生成物へ変化する過程のエンタルピー変化が負の場合、反応系外に熱が放出され、発熱反応(はつねつはんのう、exothermic reaction)となる。反対にエンタルピー変化が正の場合、熱を系外から吸収し、吸熱反応(きゅうねつはんのう、endothermic reaction)となる。
最も一般的な発熱反応は燃焼であり、水素ガス (H2) の燃焼による水 (H2O) の生成は激しい反応過程である。ほかにもおだやかな反応を行うものは、鉄粉 (Fe) の酸化などがあり、これは使い捨てカイロに使われている。
熱力学第一法則の示す通り、過程の違い(激しい酸化・穏やかな酸化)と熱量とは関係がなく反応に固有である。
化学反応はギブズエネルギーが減少する方向に自発的に進行する。ギブズエネルギー G とエンタルピー H は、温度を T、エントロピーを S とすると
ΔG = ΔH − TΔS
の関係にあるので、定温定圧の場合は
エンタルピーの減少が大きく
エントロピーの増加が大きい
ほど反応は進行することを意味する。発熱反応の場合エンタルピー変化が負の為、反応は自発的に進行する。一方、吸熱反応の場合はエントロピーの増加がエンタルピー減少を上回らないと自発的に進行しない。もちろん、自発的に進行しない反応も、生成物を除去したりル・シャトリエの原理など圧力等の状態量を変えて化学平衡を偏らせることによって進行させることは可能である。