一酸化窒素NOの生成エンタルピーとその理由について

一酸化窒素NOの生成エンタルピーが正の値を取る理由について、熱化学反応式を交えて解説します。なぜ一酸化窒素が酸素と反応して生成される際にエンタルピーが正であるのかを理解するためには、反応のエネルギー的な背景を掘り下げる必要があります。

1. 反応式の確認と生成エンタルピーの計算

一酸化窒素の生成反応は、以下の熱化学反応式で表されます。

(1/2)N₂(気) + (1/2)O₂(気) → NO(気) ΔH = +90 kJ/mol

この反応式からわかるように、窒素と酸素の気体が反応して一酸化窒素を生成します。この反応の生成エンタルピー（ΔH）は+90 kJ/molです。

2. 生成エンタルピーが正の値を取る理由

生成エンタルピーが正である理由は、反応が吸熱的であるためです。つまり、反応が進行するためにはエネルギーを外部から吸収する必要があります。窒素と酸素は、共に二重結合を持っているため、この結合を切断するためにはエネルギーが必要です。このため、反応全体としてはエネルギーが吸収され、生成エンタルピーが正の値になります。

3. 他の反応との比較

一方、たとえば一酸化炭素(CO)が酸素と反応して二酸化炭素(CO₂)を生成する反応は発熱反応であり、エンタルピーは負の値を取ります。この反応では、COとO₂の結合が切断される際に放出されるエネルギーが、生成物であるCO₂の安定性を上回り、反応全体としてエネルギーが放出されます。

4. 反応が吸熱的であることの重要性

反応が吸熱的であることは、物質の生成過程において重要な意味を持ちます。反応が進行するためには外部からエネルギーを供給する必要があり、その供給の方法や反応条件によって生成物の量や質が変わる可能性があります。これは化学反応の制御において重要な要素です。

5. まとめ

一酸化窒素の生成反応が吸熱反応であるため、生成エンタルピーが正の値を取ることがわかりました。この反応では、窒素と酸素の結合を切るためにエネルギーを供給する必要があり、これが反応全体のエネルギーバランスを決定します。