生体における化学反応は約37 ℃で進行するが、化学反応は温度の影響をうけるため熱…
生体における化学反応は約37 ℃で進行するが、化学反応は温度の影響をうけるため熱力学パラメーターの温度依存性を知ることは重要なことである。圧力一定条件下での温度 T と熱力学パラメータ（ΔrG°、ΔrH°、TΔrS°）の関係が図のようになる化学反応に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。ただし、ΔrG°、ΔrH°、ΔrS°は、それぞれ標準反応ギブズエネルギー、標準反応エンタルピー、標準反応エントロピーを表す。° +S ΔrG°ΔrT 0°,Hr°, Δ ― ΔrH°G TΔrSΔr - °（低温）T1 T2 （高温）T
- ⑴ この化学反応は、発熱反応である。ΔrH°が負の値なので、この反応は発熱反応です。
- ⑵ 温度 T1 での平衡定数は、温度 T2 での平衡定数よりも小さい。発熱反応では温度が高いほど平衡定数は小さくなるため、T1での平衡定数の方がT2より大きくなります。
- ⑶ 温度が T2 より高温側での平衡定数は、1 より小さい。T2より高温側ではΔrG°＞0となり、K＝exp(−ΔrG°/RT)は1より小さくなります。
- ⑷ 温度が T2 より低温側では、この反応はエントロピー駆動となる。低温側ではΔrS°が負でも、負のΔrH°の寄与が大きくΔrG°が負になるので、エンタルピー駆動の反応です。
- ⑸ 温度が T2 よりも低温側では、反応の進む向きは反応物と生成物の初期濃度に依存しない。反応の進む向きは、反応商と平衡定数の大小で決まるため、反応物と生成物の初期濃度に依存します。
この問題は問題の図（写真・図・表など）を見て答えます。図はこちらに転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも読み取り方が分かるように書いています。
解説
正解は⑴と⑶です。公式正答から、図の反応はΔrH°が負（発熱反応）で、ΔrS°も負であり、ΔrG°＝ΔrH°−TΔrS°が温度T2で0となって、それより高温では正になる反応と読み取れます。発熱反応では温度が上がるほど平衡定数は小さくなるため、低温のT1の方が平衡定数は大きくなります。T2より高温側ではΔrG°＞0なので平衡定数は1より小さくなり、低温側ではエンタルピー駆動の反応になります。
出典：厚生労働省ホームページ（https://www.mhlw.go.jp/stf/seisakunitsuite/bunya/0000198923.html）を加工して作成