熱力学で理解する化学反応のしくみ

生物工学の専門家でありブルーバックスで多数の化学本を出している平山令明氏の，2008年新刊．万物の生々流転を支配する「化学反応」が，どのように，なぜ起こるのかについて，「エネルギー（特に化学結合エネルギー）」「エントロピー」「自由エネルギー」の３つを用いてそのルールを説く一冊． 本書の主役の一人であるエントロピーは，しばしば「でたらめ具合の指標」などと例えられて直感的な理解が非常に難しく受け入れにくい量として悪名高い．私自身も初学時は何の事かサッパリで，それを知った所でどこにありがたみがあるのか，実感できなかった．それを本書では，２種の物質が混合した時に全体の系が取り得る状態の数や，物質間の熱移動，固液気の状態変化に関する場合分けといった概念を用いて，極めて直感的な理解を導いてくれる．「で？結局エントロピーって何なんですか？」と問いたい（問うた事のある）人はご一読を．統計力学とはなんぞや？といぶかしんでいる人も，理解が明確になると思う． 書の前半でエントロピーや結合エネルギー（エンタルピー）の概念を理解し，後半ではいよいよ化学反応の可否を支配する自由エネルギー（ギブス自由エネルギー）の考え方へと話が進む．反応を進めるために外界から与えるエネルギー（エンタルピー）と，物質が取り得る状態の数としてのエントロピー，この両者の変化量のバランス（すなわち自由エネルギーの変化）が化学反応の進む向きとそのスピードを支配する，というクライマックスへ至る．この概念を用いて，塩が水に溶ける理由，水と油が混ざらない理由，塩で氷の融点が下がる理由といった具体的な説明もあり，実感によって理解を定着することができる． エントロピー（自由エネルギー）の概念が分かってしまえば，化学反応が起こる理屈は著者の言う通り確かに“単純”なのだけれど，それを理解する過程は（少なくとも私には）言うほど単純にすんなり頭に入ってくるものではない．漫然と読んでいては“理解したつもり”になるだけ（ブルーバックスはみんなそうかもしれない）なので，ある程度は反復しながらじっくり読む根気と情熱のある人向け．細かい有機化学や生物化学の勉強に本格的に首を突っ込む前に（専門書に手を出す前に）読んでおくにもちょうど良い．