14 エネルギー変換の化学
生命の営みも，快適な暮らしも，車や新幹線の動きも，根元には化学変化がある．
そのとき，物質に秘められていた化学エネルギーが，力学・熱・電気・光などのエネルギーに姿を変える．
逆に，電気や光のエネルギーを物質の化学エネルギーに変え(て蓄え)る道もある．
本章では，こうしたエネルギーの変換を化学の目で眺める．
1．いろいろなエネルギー
●エネルギーの相互変換
エネルギーのおもな形態には，核（核分裂・核融合），熱，化学，光，力学，電気の六つがある．
互いに移り変わるありさまと，それぞれに関係した現象・装置などの名前を図14-1に描いた．
蛍光灯の光を考えよう．まず太陽の核（融合）エネルギーが光エネルギーに変わり，それが太古の植物の光合成で物質の化学エネルギーになり，植物を食べた動物体（物質）の化学エネルギーにもなった．
その遺物（化石資源）を人間が燃やして熱エネルギーにし，火力発電タービンの力学エネルギーを経て電気エネルギーに変え，再び光エネルギーに戻したのが，蛍光灯の光にほかならない．
余談ながら，今の話でもわかるように，私たちがつかうエネルギーは，原子力・地熱・潮汐を除き，すべてが太陽に源をもつ．
気象や海流も太陽の熱エネルギーが生む．
人間の手と英知が生んだかに見える高度産業社会も，じつはことごとく太陽の恵み──という視点は，地球環境と未来社会を考えるときに欠かせない．
●標準生成ギブズエネルギー
物質には安定なものと不安定なものがあり，それが化学変化を促す．
ある物質がどれほど不安定か──それをぴたりと語るのが，第5章で紹介したように，物質それぞれの標準生成ギブズエネルギー にほかならない．
の値を図14-2にいくつか例示した．
は，電荷をもたない物質については，常温常圧でいちばん安定な単体の値をすべて横並びに0と約束して表す．
また水中のイオン種については，水素イオンH+のを0とした相対値で表す．
図14-2の中では,縦軸の値が正で大きい物質ほど相対的に不安定，負で絶対値の大きい物質ほど相対的に安定，といえる．
化学変化はギブズエネルギーの減る向きに進むから，この図だけでも，たとえば以下はみな自発的に進みうる反応だとわかる（確かめよう）．
こうした反応が進めば，エネルギーが何かの形で外に出てくる．
(14.1)
(14.2)
(14.3)
いっぽう，次の反応は自然には進まない(これも確かめよう）．
進めるには，外から何かの形でエネルギーを加える必要がある．
(14.4)
(14.5)
ギブズエネルギーは「仕事」と等価だから，電気や光のエネルギーとそのまま換算できる（高校化学の「反応熱 = エンタルピー変化」では,それができない）．
この重要な事実が，化学エネルギー変換を定量的に扱う際の基礎になる．
●電気エネルギー
化学エネルギーと電気エネルギーの間の変換を考えるとき，いつも頭に置いておくべき関係がある．
電気エネルギーをジュール（ J ）単位，電荷をクーロン（ C ）単位，電圧（電位差）をボルト（ V ）単位で表したとき，次の関係式が成り立つ．
エネルギー( J ) = 電荷( C ) × 電圧( V ) (14.6)