水和熱とは？初心者でもわかる水に溶けるときのエネルギーの秘密共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

水和熱とは何かをやさしく解説

水和熱とは、物質が水の中で溶けるときに水の分子がその物質の粒子と強く結びつく際に生じるエネルギーのことです。日常的には「水と溶け合うときの熱のこと」と覚えるとよいでしょう。ここでは中学生にも分かるように、具体的なイメージとともに解説します。

水和熱の基本イメージ

水とイオンの関係を想像してみてください。固体の塩を水に入れると、小さな粒子（イオン）が水の分子に囲まれていきます。水の分子はイオンの周りをぐるりと取り囲み、エネルギーが生まれます。このエネルギーこそが「水和熱」です。

水和熱と溶解エンタルピーの関係

「水和熱」は実は溶解過程の一部です。溶かすときにはまず固い結晶を壊す必要があります。これにはエネルギーが必要で、格子エネルギーと呼ばれます。次に、水分子がイオンを取り囲む際にエネルギーが放出されます。これが水和エンタルピーです。溶けた物質全体のエネルギー変化は、ΔH_sol = ΔH_lattice + ΔH_hydrationで表されます。符号が-なら放出、+なら吸収を意味します。

NaClの例で見る水和熱と溶解エネルギー

代表的な塩である食塩NaClを水へ溶かすときのことを思い出してください。NaClの結晶を壊すにはエネルギーが要ります。これを格子エネルギーと呼びます。一方で水和エンタルピーは、Na+とCl-が水分子に取り囲まれるときに放出されるエネルギーです。実際の値は次のような目安です。

項目	イオン/塩	値の目安
水和エンタルピー	Na+	約 -406 kJ/mol
水和エンタルピー	Cl−	約 -363 kJ/mol
格子エネルギー	NaCl	約 +787 kJ/mol
溶解エンタルピーの合計	NaCl	約 +17 kJ/mol

この例から分かるように、水和熱の総和と結晶を壊すエネルギーの差によって、溶解が「熱を出すのか」「熱を吸うのか」が決まります。NaClの場合は、総エネルギーが少し正の方向で、少しだけ吸熱的な性質を示すことが多いと説明されます。ただし、温度や圧力、溶媒となる水の状態によってこのバランスは変化します。

水和熱が大きいとどうなるか

水和熱が大きいとは、イオンが水と強く結びつくことを意味します。結果として、同じ塩を溶かすときに得られるエネルギーも大きくなる可能性があります。逆に、水和熱が小さいと、結晶を壊すエネルギーが勝ってしまい、溶解が難しく感じられることがあります。

生活の中でのヒント

例えば、料理で出てくる塩分量と水の温度の関係を考えると、水温が高いほど塩が早く溶けます。これは水分子の運動が活発になることでイオンが水に取り囲まれやすくなるためです。水和熱の考え方を使えば、「なぜ温かいお湯のほうが溶けやすいか」を科学的に説明できます。

よくある誤解

水和熱は必ず負のエネルギーになるというわけではありません。溶解の総エネルギーは、格子エネルギーと水和エンタルピーのバランスで決まります。温度が高いと格子エネルギーの影響が変わり、溶解性が変化することがあります。

まとめ

水和熱は、水がイオンを取り囲むときに生まれるエネルギーのことです。溶解エンタルピーは、結晶を壊すエネルギー（格子エネルギー）と水と結びつくときに放出されるエネルギー（水和エンタルピー）の合計で決まります。中 studentsにも分かりやすく言えば、「水と物質の間で生まれるエネルギーのバランス」が、塩が水にどのくらい溶けるかを決めるのです。

水和熱の同意語

水和エンタルピー: 水和過程でのエンタルピー変化を指す語。水分子がイオンや分子に水和する際に生じる熱エネルギーの変化量を表します。
水和エンタルピー変化: 水和エンタルピーの変化量。水和過程で起こるエンタルピーの変化を示す表現です。
水和熱量: 水和過程で発生する熱の量を指す語。水和熱と同義として使われることがあります。
水和反応熱: 水和反応に伴って発生する熱量を指す語。水和過程の熱作用を表現する言い方です。
水和体形成熱: 水和体が形成される際に放出・吸収される熱量を指す語。水和体形成に関連した熱エネルギーを示します。
水和結合エンタルピー: 水和結合が形成されるときのエンタルピー変化を指す語。水分子と対象分子・イオンとの間の結合エネルギーに関係します。
水和エネルギー: 水和過程のエネルギー変化全般を指す語。一般にはエンタルピーを指すことが多いですが、文献には自由エネルギーを含む場合もあります。

水和熱の対義語・反対語

脱水熱: 水和熱の対になる現象として、物質が水分を失うときに伴う熱量。脱水は通常水分を取り除く過程で熱を必要とする（吸熱となることが多く、エンタルピーは正となる場合が多い）ため、水和熱の逆のエネルギー変化として説明されます。
脱水エンタルピー: 脱水反応に伴うエンタルピーの変化。水和熱が水和で放出するエネルギーの逆で、脱水ではエネルギーを吸収する場合が多く正のエンタルピーになることがあります。
脱水反応熱: 脱水反応が起きるときの熱量。水和反応の逆反応にあたり、水和熱と対になる熱量の表現です。
乾燥熱: 水分を物質から取り除くときに必要となる熱量。水分蒸発を伴う場合が多く、エネルギーは通常吸熱となることが多いです。水和熱の対比として使われることがあります。
水分蒸発エンタルピー: 水を蒸発させる際に必要な熱量。水和熱が水和で放出するエネルギーの逆のプロセスとして、脱水・乾燥過程を説明する際に使われる指標です。
脱水過程のエネルギー変化: 水和の逆プロセスである脱水・乾燥過程全体で起こるエンタルピー変化。水和熱の対として、エネルギーの出入りを説明する際の総括的な表現です。