化学における発熱反応の仕組みと熱力学

発熱反応（はつねつはんのう、英語：exothermic reaction）とは、エネルギーを系外へ熱などとして放出する化学反応の総称である。広義には、相転移や溶解、混合といった物理変化に伴う熱の放出も含められる。放出されるエネルギーは熱だけでなく、光や電気の形態をとる場合もある。対義語は吸熱反応であり、ギブズエネルギーを放出する反応である発エルゴン反応とは区別される。

熱力学的性質

化学反応や物理変化に伴う熱の出入りは、各段階での熱収支を合わせたものである。定圧過程において熱量をQと表し、系外から系内への移動を正とすると、発熱反応はQ < 0と表される（反応熱は-Qとなる）。また、定圧過程ではエンタルピーの変化がΔH < 0となる。断熱過程においてはこの熱移動がないため、発熱反応によって系の温度が上昇する。

主な具体例

• 化学反応: 燃焼、金属や有機物の酸化、酸とアルカリの中和、化学発光、電池の放電など。
• 物理変化: 強酸や強アルカリの水への溶解、水とエタノールの混合、水蒸気の凝縮や水の凍結など。