標準モル生成エンタルピーΔfH° の表(教科書 p.836)には、25 °C で存在しうる複数の相の値が書いてあります。
例えば水については
物質 | 化学式 | ΔfH° / kJ mol−1 |
水 | H2O(g) | −241.8 |
H2O(l) | −285.8 |
両者の差 44.0 kJ mol−1 は、液体から気体への相転移時のエンタルピー変化、すなわちモル蒸発エンタルピーΔvapH°に相当しています。
H2O(l) → H2O(g)
(符号に注意。上式において 新しい方から古い方を引く。(−241.8)−(−285.8) = 44.0)
ΔvapH° = ΔfH°(H2O, g) − ΔfH°(H2O, l) = 44.0 kJ mol−1
液体のほうがより結合が強いために低い ΔfH° を持ち、結合を切って気体にするためには 1 mol あたり 44.0 kJ のエネルギー(熱)を与えてやらなくてはならない、と理解すればよいです。
ただし、これは 25 °C での蒸発に対応する値なので、少し注意が必要です。
1 気圧での水の相転移は 100°C で生じ、この時の ΔvapH° は 25 °C での値とは異なります。 1)水の 25 °C での蒸発は、全圧が 1 気圧という条件で、水の分圧(水蒸気圧)が 飽和蒸気圧以下の場合に限り可能。
100 °C での蒸発エンタルピーを求めるためには、25 °C → 100°C のエンタルピー変化 ΔH を、定圧熱容量 CP を使って気体、液体それぞれで求めてやります。
CP は気体と液体で異なり(液体のほうが大きい)、100 °C での蒸発は 25 °C に比べ、少し小さいエネルギーで済みます。(25 °C で水を蒸発させるには、100 °C のときより大きなエネルギーが必要、といった方がよいかも)
以下に数値の関係を示します。
25 °C | 25 °C | 100 °C | ||
H2(g, 25 °C) + (1/2)O2(g, 25 °C) | → = −241.8 kJ mol−1 |
H2O(g, 25 °C) | → = 2.5 kJ mol−1 |
H2O(g, 100 °C) |
↑ = 44.0 kJ mol−1 |
↑ = 40.7 kJ mol−1 |
|||
→ = −285.8 kJ mol−1 |
H2O(l, 25 °C) | → = 5.8 kJ mol−1 |
H2O(l, 100 °C) |
脚注
↑1 | 水の 25 °C での蒸発は、全圧が 1 気圧という条件で、水の分圧(水蒸気圧)が 飽和蒸気圧以下の場合に限り可能。 |