最終更新: 2026-06-30

結合エンタルピーが表すもの

結合エンタルピー（結合エネルギー）とは、気相で1モルの特定の結合を切り、分子を中性の断片に分けるのに必要なエネルギーです。結合を切るには必ずエネルギーがかかるため、結合エンタルピーは正の値です。逆に結合ができるときは同じだけのエネルギーが放出されます。表に載っている結合エンタルピーは多数の分子にわたる平均値で、同じ結合でも分子の他の部分によって強さが少しずつ変わるためです。

「切れる結合 − できる結合」の法則

どんな反応も2段階で考えられます。まず反応物のすべての結合を切り、次に生成物のすべての結合をつくる段階です。前者はエネルギーを吸収し、後者は放出するので、反応エンタルピーはその差になります。

$$\Delta H_{rxn} \approx \sum E(\text{切れる結合}) - \sum E(\text{できる結合})$$

各合計は、平均結合エンタルピーにその結合の本数を掛けたものです。この計算機は2つの合計の差を返します。

記号	量	単位
ΔH	反応エンタルピー	kJ/mol
Σ E(切れる)	切れる結合の総エネルギー	kJ/mol
Σ E(できる)	できる結合の総エネルギー	kJ/mol

平均結合エンタルピー

よく使う平均結合エンタルピーの一覧（kJ/mol）：

結合	エンタルピー	結合	エンタルピー
C–H	413	O–H	467
C–C	348	O=O	495
C=C	614	C=O（CO₂中）	799
H–H	436	C–O	358

これらの値はデータ表によって少し異なり、それがこの方法が近似である理由の一つです。

計算例

気相でのメタンの燃焼エンタルピーを概算します。

$$\text{CH}_4(g) + 2\,\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) + 2\,\text{H}_2\text{O}(g)$$

1. 切れる結合（反応物）：CH₄の4本のC–H結合とO₂の2本のO=O結合。 (4)(413) + (2)(495) = 1652 + 990 = 2642 kJ/mol。
2. できる結合（生成物）：CO₂の2本のC=O結合と2分子の水の4本のO–H結合。 (2)(799) + (4)(467) = 1598 + 1868 = 3466 kJ/mol。
3. 法則を適用：ΔH ≈ 2642 − 3466 = −824 kJ/mol。

負の結果は燃焼が強い発熱反応であることを示します。液体の水を使った実験値はおよそ −890 kJ/mol で、その差は気相の水と平均化した結合データを用いたことによります。

符号の読み方

ΔHの符号	名称	意味
負	発熱	できる結合の方が全体として強く、熱が放出される
正	吸熱	結合を切る方がつくるより大きく、熱が吸収される
ほぼ0	熱的に中性	式の通りでは結合エネルギーがほぼ釣り合う

なぜ答えが近似なのか

この方法は平均結合エンタルピーに依存するため、C–H結合の値は多くの化合物の平均であり、対象の分子での正確な値ではありません。またすべての化学種を気体と仮定し、融解・蒸発・溶解のエネルギーを無視します。そのため結合エンタルピーによる概算はより厳密な計算と通常は数パーセント以内で一致し、正確な値というより手早い目安として扱うのが適切です。

生成エンタルピー法を使うべき場合

標準生成エンタルピーが入手できる場合は、ヘスの法則の方が正確な反応エンタルピーを与えます。これらの値は平均ではなく特定の物質について測定されているためです。結合エンタルピー法は、分子構造しかわからないときや、なぜ反応が熱を放出・吸収するのかを直感的に理解したいときに最も役立ちます。

関連する計算

ΔHをエントロピー変化と組み合わせるとギブズ自由エネルギーが得られ、反応が自発的かどうかがわかります。生成エンタルピーのデータがあるときはヘスの法則の方がより正確なエンタルピーを与え、熱量測定は同じ量を独立に実験で確かめる手段となります。

よくある質問 (FAQ)

結合エンタルピー法はどのように計算しますか？

化学結合を切るにはエネルギーが必要で、結合ができるとエネルギーが放出されます。結合エンタルピー法では、反応をいったん反応物のすべての結合を切り、続いて生成物のすべての結合をつくる過程とみなします。反応エンタルピーは、結合を切るために加えたエネルギーから、新しい結合ができて放出されたエネルギーを引いた値です。ΔH ≈ Σ E(切れる結合) − Σ E(できる結合)。各項はその結合の平均結合エンタルピー（kJ/mol）に本数を掛けた合計です。

なぜ概算なのですか？

表に載っている結合エンタルピーは多数の分子にわたる平均値なので、たとえばC–H結合の実際のエネルギーは化学的環境によって少しずつ異なります。またこの方法は気相の化学種を前提とし、凝縮や溶解などの相変化のエンタルピーを無視します。そのため結合エンタルピーによる概算は標準生成エンタルピーから得た値と通常は数パーセント以内で一致し、正確なデータがある場合は生成エンタルピー法が好まれます。

ΔHの符号は何を意味しますか？

ΔHが負の場合、生成物でできる結合が全体として反応物で切れる結合より強いため、反応は周囲に熱を放出する発熱反応です（燃焼など）。ΔHが正の場合、反応物の結合を切るのに要するエネルギーが生成物をつくる際に回収されるエネルギーを上回るため、熱を吸収する吸熱反応です。

ヘスの法則（生成エンタルピー法）と何が違いますか？

どちらも反応エンタルピーを求めますが、用いるデータが異なります。結合エンタルピー法は平均結合エネルギーを使い、分子構造だけがわかっているときに便利です。標準生成エンタルピー（ΔHf°）を用いるヘスの法則は、各化合物について測定された値を使うため、平均値より正確です。気相での手早い概算には結合エネルギー法を、精度が必要なときは生成エンタルピー法を使い分けてください。