Molar Enthalpy of Combustion of Fuels or Molar Heat of Combustion Fuels Chemistry Tutorial
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Molar Heat of Combustion of Some Common Substances Used as Fuels
アルカンなどの炭化水素やアルカノールなどのアルコールは燃料として使うことができる。
アルカンが過剰の酸素ガス中で完全燃焼すると、反応生成物は二酸化炭素（CO2(g)）と水（H2O（g）、室温、圧力ではH2O（l）に凝縮する）である。
アルカン＋過剰酸素ガス → 炭酸ガス＋水蒸気
アルカンのモル燃焼熱（アルカンのモルエンタルピー）とは、アルカン1モルが過剰酸素ガス中で燃焼するときに放出する熱エネルギー量のことで、アルカンの燃焼のモルエンタルピーは、アルカンの燃焼のモルエンタルピーのことです。
アルカノールが過剰な酸素ガス中で完全燃焼すると、反応生成物は二酸化炭素（CO2(g)）と水（H2O（g）、室温、圧力ではH2O（l）に凝縮する）である。
アルカノール＋過剰酸素ガス → 炭酸ガス＋水蒸気
アルカノールのモル燃焼熱（アルカノールのモルエンタルピー）は、1モルのアルカノールが過剰酸素ガス中で燃焼するときに放出される熱エネルギーの量である。
燃焼のモル熱を求めるには、燃焼反応で何モルの物質が消費されたかを特定できる必要があるので、その物質は純物質でなければならない1。
燃料としてよく使われるアルカンやアルコールのモル燃焼熱（燃焼のモルエンタルピー）を、キロジュール／モルの単位で以下に表します2。
なお、燃焼反応を表す化学式は、燃焼する物質（燃料）が1モルになるようにバランスをとっています。
燃焼反応は過剰な酸素ガス、過剰なO2(g)の中で起こるので、実際には酸素ガス1モルあたりではなく、燃料1モルあたりの放出エネルギーにしか興味がないので、O2(g)の分数を使って方程式のバランスをとっても全く問題ないのである。
| 物質 （燃料） |
燃焼のモル熱 （kJ mol-1） |
燃焼反応 | ΔHreaction （kJ mol-） |
燃焼反応（kJ mol-） |
|---|---|---|---|---|
| メタン | 890 | CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) | ΔH = -となる。890 | |
| エタン | 1560 | C2H6(g) + 7/2O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) | ΔH = -となる。1560 | |
| プロパン | 2220 | C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) | ΔH = -となる。2220 | |
| ブタン | 2874 | C4H10(g) + 13/2O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(l) | ΔH = -とすることができる。2874 | |
| オクタン | 5460 | C8H18(g) + 25/2O2(g) → 8CO2(g) + 9H2O(l) | ΔH = -となる。5460 | |
| メタノール （メチルアルコール） |
726 | CH3OH(l) + 3/2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) | ΔH = -となる。726 | |
| エタノール （エチルアルコール） |
1368 | C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) | ΔH = -1368 | |
| copan-1- (プロパノール) (プロパン)ol （1-プロパノール） |
2021 | C3H7OH(l) + 9/2O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) | ΔH = -2021 | |
| butan-1-ol (1->Pol)ブタノール） |
2671 | C4H9OH(l) + 6O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(l) | ΔH = -2671 |
表から、メタンガス1モルがあることがわかります。 CH4(g)は、過剰な酸素ガス中で完全燃焼し、890kJの熱を放出します。
メタンガスのモル燃焼熱は、表では890 kJ mol-1と正の値で与えられています。
メタンガスの燃焼のエンタルピー変化は、エネルギーが発生する（発熱反応）ので、表ではΔH＝-890 kJ mol-1と負の値で与えられています。
メタンガス1モルの燃焼を表す化学式は、
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890 kJ mol-1
しかしメタン2モルが完全燃焼したらどれくらいのエネルギーが出るのでしょう。
この反応を化学式で書くと、ΔHの値も含めてすべての項を2倍（×2）しなければならない。
2×CH4(g) + 2×2O2(g) → 2×CO2(g) + 2×2H2O(g) ΔH = 2 × -890 kJ mol-1
2CH4(g) + 4O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH = -1.1780 kJ mol-1
2モルのメタンが完全燃焼すると、2×890=1780 kJの熱が放出される。
同様に、完全燃焼するメタンガスが1/2モルしかない場合は、以下の化学式のように、ΔHの値を含む化学式のすべての項に1/2を乗じなければならない。
½ × CH4(g) + ½ × 2O2(g) → ½ × CO2(g) + ½ × 2H2O(g) ΔH = ½ × -890 kJ mol-。1
½CH4(g) + O2(g) → ½CO2(g) + H2O(g) ΔH = -445 kJ mol-1
½モルのメタンが燃焼すると、½ × 890 = 445 kJの熱が放出されます。
一般には nモルの燃料の燃焼によって放出される熱エネルギー量は、燃料のモル燃焼熱に燃焼した燃料のモル数を乗じた値
放出熱量（kJ）＝n（mol）×モル燃焼エンタルピー（kJ mol- ）となる。1)
（この種の計算の例については、化学反応のエンタルピー変化の計算チュートリアルを参照してください）
このセクションでは、純物質のモル燃焼エンタルピーの値の表を使って、既知の量の物質を過剰酸素ガス中で燃焼させたときにどのくらいの熱エネルギーを放出するかを計算する方法を見ました。
しかし、これらの値はどこから来るのでしょうか。
燃焼のモルエンタルピーの値は、実験室での実験を使って求めることができます。
次のセクションでは、アルコールの燃焼のモル熱を求めるために行える実験について説明します。
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