高校化学：鎖式炭化水素に水素1mol付加でアルケンができる理由とその反応式

高校化学の問題でよく見かけるのが、鎖式炭化水素に水素1molを付加するとアルケンになるという現象です。この現象が成り立つ理由や、反応式の係数比に関して、理解するためにはまず基本的な化学反応の仕組みを理解することが重要です。この記事では、その理由と具体例を交えて解説します。

鎖式炭化水素に水素を付加するとアルケンができる理由

鎖式炭化水素は炭素原子が直鎖または分岐鎖で結びついている化合物です。アルケンは二重結合を持つ炭化水素で、そこに水素を付加することで飽和炭化水素、すなわちアルカンになります。このとき、1molの水素が加わることで、1つの二重結合が壊れて新たに単結合が形成されます。

その結果、二重結合を持っていたアルケンが、1molの水素の付加によってアルカンに変化するのです。この反応が1:1のモル比で成り立つ理由は、化学反応におけるモル比が反応式に基づいているからです。

反応式の係数比と1:1の関係

アルケンの水素付加反応を表す反応式は、例えばエチレン（C2H4）と水素（H2）の反応の場合、次のように表されます。

C2H4 + H2 → C2H6

この反応では、1molのエチレン（C2H4）に対して1molの水素（H2）が加わり、エタン（C2H6）というアルカンが生成されます。この反応式では、エチレンと水素のモル比が1:1であることがわかります。

モル比が1:1で成り立つ理由

モル比が1:1となる理由は、反応の過程で水素が二重結合を1つずつ破壊していくからです。エチレンのような単純なアルケンでは、1molの水素が加わることで1つの二重結合が切れるため、水素とアルケンのモル比が1:1となります。

したがって、反応するアルケンと水素の量は同じであり、1molの水素が1molのアルケンに付加するという関係が成り立つのです。

他の反応式のモル比はどうなるか

アルケンに水素が付加する反応は、全てのアルケンにおいてモル比が1:1で成り立つわけではありません。例えば、反応が複雑なアルケンや条件によっては、反応式の係数が異なる場合があります。しかし、基本的には水素のモル数とアルケンのモル数は同じになることが多いです。

この理由は、化学反応におけるエネルギーのやりとりや、物質の構造に影響されるからです。それでも、最もシンプルなケースでは、モル比が1:1となることが基本となります。

まとめ

アルケンに水素1molを付加する反応で、1:1のモル比が成り立つ理由は、反応式に基づく化学的な理論にあります。アルケンの二重結合に水素が1mol加わることで、アルカンが生成されるため、モル比は1:1となるのです。この反応が成り立つ理由や、他の反応のモル比についても理解しておくことが、化学の基本的な知識を深めるために役立ちます。