B　ヘスの法則

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B　ヘスの法則

ヘスの法則

►ヘスの法則(総熱量不変の法則)

　この法則は，エネルギー保存の法則が物理変化のみならず化学変化にも適用でき

ることを示した科学史的意義をもつ法則で，その発表はエネルギー保存の法則に先

立ち，1840年スイス系ロシア人G.H.ヘス(1802～1850年)によって行われた。

　ヘスの法則の内容は，「反応熱は，その反応の初めの状態と終わりの状態で決ま

り，途中の経路には関係しない」というもので，化学反応に伴う熱現象を扱う熱化

学の基本法則である。また，エネルギー保存の法則を化学変化に適用したものであ

ることから，「総熱量保存の法則」とも呼ばれている。

　ヘスの法則により，直接に測定することの困難な反応熱を，別の反応の反応熱か

ら計算により求めることができるようになった。

►ヘス

1802年，スイスのジュネーブで生まれ，1850年，ペテルスブルグで没した。化

学者にして医者。父は教師で，1805年，ロシアのペテルスブルグにつれていかれ

た。1822年～1825年，ドルバトの大学で医学教育を受け，その他化学と地質学を

学んだ。スウェーデンの大化学者ベルツェリウスと1か月を過ごした後，ウラル山

脈の地質探険隊に参加し，その後イルクーツクで医師となった。1830年には再び

ペテルスブルグに戻り，2年後にペテルスブルグ工科大学の教授となった。1838

年まで，主として鉱物と有機化学の研究を行い，1840年と1842年に熱化学の古典

的論文を出版した。これが有名なヘスの法則の発見である。

　彼の著書“純粋化学の基礎”は，ロシアの代表的教科書として使われたが，1860

年にメンデレーエフの著書にとって代わられた。

ヘスの法則と熱化学方程式

►熱量計

　反応熱の測定には，一般に熱量計(カロリメーター)が用いられる。熱量計は，そ

の測定方法から，次の3種類に分類される。

(1)　等温熱量計　　(2)　等温壁熱量計　　(3)　断熱型熱量計

　　等温熱量計は，熱量計のあらゆる部分の温度を一定に保つ工夫をしたもので，純

物質の一次の相変化，融解または蒸発における潜熱を利用している。氷熱量計が代

表的な等温熱量計であり，これは融けた氷の量から発熱量を求めるものである。

　等温壁熱量計は，周囲の温度を一定にするため十分熱容量の大きい一定温度の恒

温そうにつけてあり，熱量計からの熱の出入りがつねに一定温度壁の条件下に行わ

れるようになっている。この熱量計で，測定したい化学反応によって起こった変化

と全く同一の変化を起こすのに必要な電気エネルギーを測定して，反応熱を決定す

る。この型の熱量計は，反応熱測定用の熱量計として最も広く利用されている。燃

焼熱の測定に用いるボンベ熱量計もこの型に属する。

　断熱型熱量計は，反応熱測定部があらゆる形式の熱の移動からしゃ断されるよう

に工夫されたもので，測定の原理は等温壁熱量計とほぼ同じである。特に遅い反応

の反応熱の測定に有効である。

　簡易熱量計として利用できるものを次にあげる。

　(A)　簡易氷熱量計　ジュワービンに，氷と水の混合物を入れ，毛細管と反応容器

をさしこんだゴム栓で密閉し，氷と水の入ったビーカーに浸したもの。反応によっ

て生じた水の量を毛細管で測定し，反応熱を計算する。

(B)　簡易液体熱量計　発泡ポリスチレンや新聞紙などを用いて断熱した反応容

器(ビーカー，三角フラスコ)や断熱効果のあるスチロールカップやジュワービン中

で溶液または液体を反応させて，温度変化とあらかじめ決めておいた熱量計の水当

量を用いて，反応熱を計算する。水当量は，熱量測定に際して反応部分以外の熱量

計部分に出入りする熱量を温度1Kあたりで表した値で，熱量計の熱容量を水の比

熱で割ったものに等しい。

話題　反応熱を利用した身の回りの製品

►化学かいろ

　化学かいろには，主として鉄粉・活性炭・塩化ナトリウム水溶液・繊維などの混

合物が用いられている。発生する熱は，空気中の酸素により徐々に鉄が酸化される

ときの燃焼熱を利用している。