化学メモ

勉強中のメモ。

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酸が金属と反応するときなぜ水素が発生するのか

2HCl + Mg → H2 + MgCl2

1	2HCl + Mg → H2 + MgCl2

たとえばこの反応。2HClは2H+と2Cl-に分かれる。2H+がなぜH2になるのかわからなかった。だってプラス同士だから反発する。

他方、2Cl-とMgを合わせてもマイナスとなり釣り合わない。なるほどMgから電子2個が外れてMg2-になり、電子2個が2H+とあわさって2HからのH2になるわけか。

2HCl + Mg → 2H+ + 2Cl- + Mg2- + 2e → H2 + MgCl2

1	2HCl + Mg → 2H+ + 2Cl- + Mg2- + 2e → H2 + MgCl2

これでプラスとマイナスの辻褄があう。

Clが我慢してHと結合しているが、Mgが現れたのでHをすててMgと結合。余った電子が水素イオンと結合して水素が発生ということだな。金属から電子を奪う＝金属を酸化するとも解釈できるなぁ。

ググってもどんぴしゃな記事を見つけられないのだけど、たぶんこれであってると思う。

CuO + H2 → Cu + H2O

1	CuO + H2 → Cu + H2O

酸化銅と水素を燃やすとこのように反応するのだけど、なんで反応するのか。CuOとH2がそのままでいない理由はなんなのか。

たぶん、銅(Cu)より水素(H)のほうがイオン化傾向が強いから。銅より水素のほうがイオンになりやすいので元素が組み変わった。安定した状態になるために反応した。

	ガス	主原料	化学式	化学反応式
都市ガス	天然ガス	メタン	CH4(炭化水素)	CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 熱(891kJ)
LPガス	プロパンガス	プロパン	C3H8(炭化水素)	C3H8 ＋ 5O2 → 3CO2 ＋ 4H2O + 熱(?kJ)

ふだん使っている都市ガスは、熱を生成する副産物として二酸化炭素と水を生成していたのか。二酸化炭素を生成することは知っていたが、水も出してたんだね。こういう日常と結びつくとおもしろいし覚えられる。

金属の錆びをとるには、その金属よりイオン化傾向の大きい金属と反応させればいい。たとえば銀Agの錆びをとるために銅Cuと反応せる例。イオン化傾向はCu>Ag。

2AgNO3 + Cu → 2Ag + Cu(NO3)2

1	2AgNO3 + Cu → 2Ag + Cu(NO3)2

Cuが酸化される代わりにAgが還元された。

金属と反応させるかわりに水素と反応させることもある。たとえば

CuO + H2 → Cu + H2O

1	CuO + H2 → Cu + H2O

おなじ元素の組み合わせでも、共有結合のかみ合わせが異なると異なる化合物ができる。たとえば

C2H6O → CH3CH2OH(エタノール) or CH3OCH3(ジメチルエーテル)

1	C2H6O → CH3CH2OH(エタノール) or CH3OCH3(ジメチルエーテル)

左辺が分子式で右辺が示性式。もっとくわしくつながり方を可視化したものが構造式。

2Mg+O2→2MgOのような酸化反応って、なんで燃やさないと起こらないんだろう。金属結合が融けないと反応しないからと理解していいのかな？
→2Mg+O2が持っていた化学エネルギーが熱として放出されて、エネルギーが小さい2MgOになった。つまりエネルギーが低い状態に移行したということか？
CO2+2Mg→C+2MgOも、左より右のほうがエネルギーが低いということなのかなぁ。CO2って基本反応の副産物として生成されることが多いのでエネルギーが少ないような感じがするのだけど、不思議だなぁ。