化学反応式のソースを表示

{{出典の明記|date=2020年8月}}
'''化学反応式'''（かがくはんのうしき、{{Lang-en|chemical equation}}）とは、[[物質]]の[[化学反応]]を表現する為の図表である。通常、化学反応式中で物質は[[化学式]]を用いて表され、物質の間での[[化学量論]]的な関係を表したり、[[反応機構]]や化学反応前後での物質の構造変化を表現したりする。最初の化学反応式は[[ジャン・ベガン]]によって表された<ref>{{cite journal|author=Crosland, M.P.|year=1959|title=The use of diagrams as chemical 'equations' in the lectures of William Cullen and Joseph Black|journal=Annals of Science|volume=15|issue=2|pages=75–90|doi=10.1080/00033795900200088}}</ref>。

== 概要 ==
化学反応では反応前の化学物質を'''[[反応物]]''' (reactant)、反応後の化学物質を'''[[生成物]]''' (product)といい、矢印記号（通常の順方向の反応では「→」）で区切られ、個々の物質の化学式はプラス記号で区切られる。個々の物質の化学式には、[[IUPAC命名法]]を使用し、[[電子]]は<math>e^-</math>を用いて表す（詳細は[[IUPAC命名法]]を参照）。{{Equation box 1|border|indent=::|equation=反応物 <chem>-></chem> 生成物|cellpadding=6|border colour=#0073CF|background colour=#F5FFFA}}
化学反応式の左辺を'''原系'''または'''反応系'''、右辺を'''生成系'''と呼ぶことがある。生成物は右側に書く。

=== 具体例 ===
例えば反応物である
* <chem>HCl</chem>（[[塩酸]]）
* <chem>NaOH</chem>（[[水酸化ナトリウム]]）
が化学反応して生成物である
* <chem>H2O</chem>（[[水|水分子]]）
* <chem>NaCl</chem>（[[塩|食塩]]）
ができあがる状況を示した化学反応式は

{{Equation box 1|border|indent=::|equation=<chem>HCl + NaOH -> H2O + NaCl</chem>|cellpadding=6|border colour=#0073CF|background colour=#F5FFFA}}
と表記される。

=== 一般的な記号 ===
反応物と生成物を区切る記号は、さまざまなタイプの反応を区別するために使用される。

* 「=」- 化学量論的関係を示すために使用される

* 「→」- 正順方向反応を示すために使用される
* 「⇄」 - 両方向の反応を示すために使用される<ref>The notation <math>\rightleftarrows</math> was proposed in 1884 by the Dutch chemist [[Jacobus Henricus van 't Hoff]]. See: {{cite book |last1=van 't Hoff |first1=J.H. |title=Études de Dynamique Chemique |trans-title=Studies of chemical dynamics |date=1884 |publisher=Frederik Muller & Co. |location=Amsterdam, Netherlands |pages=4–5 |url=https://archive.org/stream/etudesdedynamiqu00hoff#page/4/mode/2up |language=fr}} Van 't Hoff called reactions that didn't proceed to completion "limited reactions".  From pp. 4–5:  ''"Or M. Pfaundler a relié ces deux phénomênes … s'accomplit en même temps dans deux sens opposés."'' (Now Mr. Pfaundler has joined these two phenomena in a single concept by considering the observed limit as the result of two opposing reactions, driving the one in the example cited to the formation of sea salt [i.e., NaCl] and nitric acid, [and] the other to hydrochloric acid and sodium nitrate.  This consideration, which experiment validates, justifies the expression "chemical equilibrium", which is used to characterize the final state of limited reactions.  I would propose to translate this expression by the following symbol:  HCl + NO<sub>3</sub> Na  <math>\rightleftarrows</math>  NO<sub>3</sub> H + Cl Na. I thus replace, in this case, the = sign in the chemical equation by the sign <math>\rightleftarrows</math>, which in reality doesn't express just equality but shows also the direction of the reaction.  This clearly expresses that a chemical action occurs simultaneously in two opposing directions.)</ref>
* 「<chem><=></chem>」 - [[化学平衡]]を示すために使用される<ref>The notation <chem><=></chem> was suggested by [[Hugh Marshall]] in 1902. See: {{cite journal|last1=Marshall|first1=Hugh|date=1902|title=Suggested Modifications of the Sign of Equality for Use in Chemical Notation|journal=Proceedings of the Royal Society of Edinburgh|volume=24|pages=85–87|doi=10.1017/S0370164600007720}}</ref>
* 「←→(両頭矢印)」-共鳴を示すために使用される

化学平衡である事を強調したい場合は、化学反応式の矢印は「<chem>-></chem>」ではなく「<chem><=></chem>」にする。例えば下のように表記される：{{Equation box 1|border|indent=::|equation=<chem>NH3 + H2O <=> NH4^+ + OH^-</chem>|cellpadding=6|border colour=#0073CF|background colour=#F5FFFA}}
反応によって[[気体]]が発生する場合、その気体の化学式の右側に「↑」を示し、また[[析出]]（沈殿）する物質の化学式の右側には「↓」を示す。反応にエネルギーが必要な場合は、矢印の上に示す。大文字のギリシャ文字の<math>\Delta</math>（デルタ）<ref>The symbol is more properly denoted as a simple triangle (△), which was originally the alchemical symbol for fire.</ref>を矢印の上に示し、[[熱エネルギー]]が反応に関係することを示す。また、光や放射線によるエネルギーの関与を示すために<math>h\nu</math><ref>This symbol comes from the Planck equation for the energy of a photon, <math>E = h\nu</math>.  It is sometimes mistakenly written with a 'v' ("vee") instead of the Greek letter '<math>\nu</math>' ("nu")</ref>''を使用することがある。''

=== 化学式に付加する記号 ===
化学式に物理的状態を表す場合、化学式の後の括弧内に状態を示す。

* （s） - [[固体]]
* （l） - [[液体]]
* （g）  - 気体
* （aq） - [[水溶液]]を示す

化学反応式と関連するものに[[熱化学方程式]]や[[イオン反応式]]、[[半反応式]]などがある。

== 化学量論的反応式 ==
量的関係を[[化学量論]]に基づいて化学反応式で表す場合、各物質は[[組成式]]で表すのが普通である。
反応式中の組成式には[[倍数比例の法則]]と[[定比例の法則]]に従うように[[係数]]が付与される。係数（'''化学量数'''または'''化学量論係数'''、stoichiometric number）には[[既約]]となる[[整数]]を用い（ただし1の場合は無表記）、後者の法則より右辺と左辺の各原子について種類と総数はそれぞれ等しくしなければならない。係数には、IUPAC命名法で示される数学定数や物理・化学定数を用いることができる。

例えば、[[炭素]] (C) を用いて[[酸化銅(II)]](CuO) を還元し、[[二酸化炭素]] (CO<sub>2</sub>) と[[銅]] (Cu) を生成する反応は
:<chem>2CuO + C -> 2Cu + CO2 </chem>
と表される。

=== 熱化学方程式 ===
'''[[熱化学方程式]]'''（ねつかがくほうていしき、{{Lang-en|thermochemical equation}}）とは、化学反応における[[エネルギー収支]]を化学方程式で表記したものである。エネルギー収支は右辺に式量当りの発生熱量を示す。したがって、発熱反応の場合は正の値、吸熱反応の場合は負の値で示される。

=== 半反応式 ===
'''[[半反応式]]'''は[[酸化還元反応]]で使用される化学反応式の形式である（電子 <math>e^-</math>を含む式）。

酸化還元反応では酸化反応と還元反応とが共役している。したがって、酸化反応と還元反応とを強調したい場合は、それぞれの反応式に分割して示すことがある。これを半反応式と呼ぶ。その結果、半反応式では電子の当量が右辺と左辺とでつりあわない。つりあわない分が、酸化反応から還元反応に渡される電子の当量になっている。

== 脚注 ==
{{reflist}}

== 関連項目 ==
* [[IUPAC命名法]]
*[[定比例の法則]]
* [[倍数比例の法則]]
* [[化学反応の一覧]]
* [http://chemistry-in-excel.jimdo.com Stoichiometry Add-In for Microsoft Excel] for calculation of molecular weights, reaction coëfficients and stoichiometry.

== 外部リンク ==
* {{Cite journal|和書 |author=西川友成 |title=化学反応式(<特集>現代化学の神話) |url=https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.15.1_18 |journal=化学教育 |publisher=日本化学会 |year=1967 |volume=15 |issue=1 |pages=18-25 |naid=110001821160 |doi=10.20665/kagakukyouiku.15.1_18}}
{{DEFAULTSORT:かかくはんのうしき}}
[[Category:化学|かかくはんのうしき]]
[[Category:化学反応|*]]
[[Category:化学式]]
<references />{{Normdaten}}{{Chem-stub}}