How to Use
1. Enter Molecules
Draw a molecule in the structure editor on the left panel, or type a SMILES string directly.
- After drawing, click "↓ Get" to extract the SMILES from the drawing
- SMILES examples:
O (water), [H][H] (hydrogen), O=O (oxygen), c1ccccc1 (benzene), CCO (ethanol)
2. Add Reactants and Products
After entering a SMILES, click "+ Reactant" or "+ Product" to add it. Adjust stoichiometric coefficients using the number input next to each molecule.
3. Calculate
The "Calculate ΔH" button activates when at least one reactant and one product are present. It computes:
- ΔH — Reaction enthalpy (gas phase) via two methods: BDE and Benson
- ΔS — Reaction entropy (Benson method)
- ΔG — Gibbs free energy (298 K): ΔG = ΔH − TΔS
- ΔH(liquid) — Liquid-phase ΔH estimated via vaporization enthalpy correction
4. Export Results
Click "Export CSV" below the results to download all data as a CSV file.
If atom counts or charges are unbalanced between reactants and products, a warning is shown. Please set the correct stoichiometric coefficients.
Calculation Methods
Method 1: Bond Dissociation Energy (BDE) + Corrections
The total bond energy of each molecule is summed, and ΔH is calculated from the difference between reactants and products.
ΔH = Σ(bond energies of reactants) − Σ(bond energies of products)
ΔH < 0 indicates an exothermic reaction (bond formation exceeds bond breaking); ΔH > 0 is endothermic.
BDE Corrections
| Correction | Description | Value |
|---|
| Ring strain |
Small rings have weakened bonds due to angle strain; subtracted from bond energy |
3-membered: 115 kJ/mol, 4-membered: 109 kJ/mol, 5-membered: 26 kJ/mol |
| Aromatic stabilization |
Aromatic rings have strengthened bonds due to resonance; added to bond energy |
150 kJ/mol per 6-membered aromatic ring |
Supported Bonds (BDE Method)
Supports single, double, and triple bonds between the following elements:
| Element | Bond Partners |
|---|
| H | H, B, C, N, O, S, F, Cl, Br, I, Si, P |
| C | C, N, O, S, Se, F, Cl, Br, I, Si, P (single/double/triple) |
| N | N, O, F, Cl, Si, S, P (single/double/triple) |
| O | O, F, Cl, Si, S, P (single/double) |
| S | S, F, Cl (single/double) |
| B | H, C, N, O, F, Cl, B |
Method 2: Benson Group Additivity
The standard enthalpy of formation (ΔHf°) of each molecule is calculated as a sum of group contributions, then ΔH is derived from:
ΔHf°(molecule) = Σ(group contributions) + ring correction
ΔHrxn = ΣΔHf°(products) − ΣΔHf°(reactants)
Groups are classified by the central atom type and its neighbors. For example, ethane (CH3-CH3) has two C-(C)(H)3 groups.
Supported Center Atom Types (Benson)
| Symbol | Meaning | Example |
|---|
| C | sp3 carbon | Alkanes, alcohols, halides |
| Cd | sp2 carbon (C=C) | Alkenes, vinyl ethers |
| Cb | Aromatic carbon | Benzene ring |
| CO | Carbonyl carbon (C=O) | Aldehydes, ketones, esters, amides |
| Ct | sp carbon (C≡C) | Alkynes |
| CN | Nitrile carbon (C≡N) | Nitriles |
| O | Oxygen | Alcohols, ethers, esters |
| N | Nitrogen | Amines, amides, nitro groups |
| S | Sulfur | Thiols, thioethers, disulfides |
| Si | Silicon | Silanes, siloxanes |
Supported Functional Groups
| Category | Functional Groups |
|---|
| Hydrocarbons | Alkanes, alkenes, alkynes, aromatics, dienes, fused rings |
| Oxygen | Alcohols, ethers, aldehydes, ketones, carboxylic acids, esters, anhydrides, phenols |
| Nitrogen | Primary/secondary/tertiary amines, amides, nitriles, nitro (alkyl/aryl), aromatic amines |
| Sulfur | Thiols, thioethers, disulfides, thioesters |
| Halogens | Alkyl fluorides/chlorides/bromides/iodides, aryl halides, polyhalogenated |
| Silicon | Silanes, alkylsilanes, siloxanes (Si-O-Si), alkoxysilanes |
Ring Corrections
| Ring Type | Correction (kJ/mol) |
|---|
| 3-membered (cyclopropane, etc.) | +115.5 |
| 4-membered (cyclobutane, etc.) | +109.2 |
| 5-membered (cyclopentane, etc.) | +26.4 |
| 6-membered (cyclohexane, etc.) | 0.0 |
| Pyridine | +6.7 |
| Furan | +27.6 |
| Thiophene | +19.2 |
| Pyrrole | +14.2 |
Known ΔHf° Database
The following representative molecules use literature ΔHf°(gas) values directly for higher accuracy:
| Category | Molecules |
|---|
| Basic gases | H2, O2, N2, H2O, CO2, CO, CH4, NH3, HCN, H2S |
| Halogens | F2, Cl2, Br2, I2, HF, HCl, HBr, HI |
| Alkanes | Ethane, propane, butane, pentane, hexane, isobutane, cyclohexane |
| Unsaturated | Ethylene, propylene, isobutylene, styrene, acetylene, butadiene, benzene, toluene, naphthalene |
| Oxygen-containing | Methanol, ethanol, IPA, t-BuOH, diethyl ether, THF, acetone, acetaldehyde, formaldehyde, acetic acid, methyl acetate, ethyl acetate, benzoic acid, glycerol |
| Nitrogen-containing | Methylamine, dimethylamine, trimethylamine, aniline, N-methylacetamide, urea, pyridine, pyrrole |
| Sulfur-containing | Methanethiol, ethanethiol, dimethyl sulfide, thiophene, DMSO |
| Halogenated | DCM, chloroform, carbon tetrachloride, fluoromethane, chlorobenzene, bromomethane |
| Silicon-containing | Tetramethylsilane (TMS) |
Entropy (ΔS) and Gibbs Free Energy (ΔG)
In the Benson method, group entropy contributions S° are summed to calculate reaction entropy.
ΔSrxn = ΣS°(products) − ΣS°(reactants)
ΔGrxn = ΔHrxn − T × ΔSrxn (T = 298.15 K)
ΔG < 0 means the reaction is thermodynamically spontaneous (equilibrium favors products). Note that ΔH < 0 does not guarantee spontaneity if ΔS is significantly negative.
Liquid Phase Correction
All calculations are based on the gas phase, but built-in ΔHvap data for common solvents and reagents enables liquid-phase ΔH estimation.
ΔH(liquid) = ΔH(gas) − [ΣΔHvap(products) − ΣΔHvap(reactants)]
Displayed only when ΔHvap data is available for all molecules. Does not include solvation effects.
CSV Export
The "Export CSV" button downloads the following data:
- ΔH, ΔS, ΔG, ΔH(liquid) from both BDE and Benson methods
- Per-molecule: SMILES, role, coefficient, BDE bond energy, ΔHf°, S°, ΔHvap
Accuracy and Limitations
| Method | Accuracy | Strengths | Limitations |
|---|
| BDE method |
±20–50 kJ/mol |
Applicable to almost all molecules; intuitive |
Bond rearrangements may cancel out. Ignores environmental effects |
| Benson method |
±5–15 kJ/mol |
High accuracy; entropy calculation available |
Requires supported groups. Cannot calculate unsupported functional groups |
Disclaimer: This tool provides approximate values only. For safety evaluation, process design, or scale-up decisions, always use experimentally measured data (e.g., DSC) and reliable literature values. Expert risk assessment is essential for reactions with large exothermic ΔH.
使い方
1. 分子を入力する
左パネルの構造エディタで分子を描画するか、SMILES欄に直接入力します。
- 構造エディタで描画した場合は「↓ Get」ボタンでSMILESを取得できます
- SMILES例:
O (水), [H][H] (水素), O=O (酸素), c1ccccc1 (ベンゼン), CCO (エタノール)
2. 反応物・生成物に追加する
SMILESを入力後、「+ Reactant」(反応物) または「+ Product」(生成物) ボタンで追加します。各分子の係数は数値欄で変更できます。
3. 計算する
反応物と生成物の両方が1つ以上あれば「Calculate ΔH」ボタンが有効になります。クリックすると以下が計算されます:
- ΔH — 反応エンタルピー（気相）: BDE法・Benson法の2手法
- ΔS — 反応エントロピー（Benson法）
- ΔG — ギブズ自由エネルギー（298 K）: ΔG = ΔH − TΔS
- ΔH(液相) — 蒸発エンタルピー補正による液相のΔH推定値
4. 結果をエクスポートする
計算結果の下部にある「Export CSV」ボタンで、全データをCSVファイルとしてダウンロードできます。
原子数や電荷が反応物と生成物で一致しない場合は警告が表示されます。正しい化学量論係数を設定してください。
計算方法の解説
Method 1: 結合解離エネルギー (BDE) 法 + 補正
各分子の全結合エネルギーの合計を求め、反応物側と生成物側の差からΔHを求めます。
ΔH = Σ(反応物の結合エネルギー) − Σ(生成物の結合エネルギー)
ΔH < 0 なら発熱反応（結合形成が結合解離より大きい）、ΔH > 0 なら吸熱反応です。
BDE法の補正項
| 補正 | 内容 | 値 |
|---|
| 環ひずみ補正 |
小さな環は角度ひずみにより結合が弱くなるため、結合エネルギーから差し引きます |
3員環: 115 kJ/mol, 4員環: 109 kJ/mol, 5員環: 26 kJ/mol |
| 芳香族安定化補正 |
芳香族環は共鳴安定化により結合が強くなるため、結合エネルギーに加算します |
6員芳香族環あたり 150 kJ/mol |
BDE法の対応結合
以下の元素間の結合（単結合・二重結合・三重結合）に対応しています:
| 元素 | 対応する結合相手 |
|---|
| H | H, B, C, N, O, S, F, Cl, Br, I, Si, P |
| C | C, N, O, S, Se, F, Cl, Br, I, Si, P (単/二/三重結合) |
| N | N, O, F, Cl, Si, S, P (単/二/三重結合) |
| O | O, F, Cl, Si, S, P (単/二重結合) |
| S | S, F, Cl (単/二重結合) |
| B | H, C, N, O, F, Cl, B |
Method 2: Benson 基団寄与法
各分子の標準生成エンタルピー (ΔHf°) を基団（グループ）の寄与の和として計算し、反応のΔHを求めます。
ΔHf°(分子) = Σ(各基団の寄与) + 環補正
ΔHrxn = ΣΔHf°(生成物) − ΣΔHf°(反応物)
基団は中心原子の種類とその隣接原子の組み合わせで分類されます。例えば、エタン (CH3-CH3) は C-(C)(H)3 グループが2つです。
Benson法の対応する中心原子タイプ
| 記号 | 意味 | 例 |
|---|
| C | sp3 炭素 | アルカン、アルコール、ハロゲン化物 |
| Cd | sp2 炭素（C=C） | アルケン、ビニルエーテル |
| Cb | 芳香族炭素 | ベンゼン環 |
| CO | カルボニル炭素（C=O） | アルデヒド、ケトン、エステル、アミド |
| Ct | sp 炭素（C≡C） | アセチレン類 |
| CN | ニトリル炭素（C≡N） | ニトリル類 |
| O | 酸素 | アルコール、エーテル、エステル |
| N | 窒素 | アミン、アミド、ニトロ基 |
| S | 硫黄 | チオール、チオエーテル、ジスルフィド |
| Si | ケイ素 | シラン、シロキサン |
対応する官能基
| カテゴリ | 官能基 |
|---|
| 炭化水素 | アルカン、アルケン、アルキン、芳香族、ジエン、縮合環 |
| 酸素系 | アルコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステル、酸無水物、フェノール |
| 窒素系 | 1級/2級/3級アミン、アミド、ニトリル、ニトロ（アルキル・アリール）、芳香族アミン |
| 硫黄系 | チオール、チオエーテル、ジスルフィド、チオエステル |
| ハロゲン系 | アルキルフルオリド/クロリド/ブロミド/ヨージド、芳香族ハロゲン化物、多置換ハロゲン |
| ケイ素系 | シラン、アルキルシラン、シロキサン（Si-O-Si）、アルコキシシラン |
環補正
| 環の種類 | 補正値 (kJ/mol) |
|---|
| 3員環（シクロプロパン等） | +115.5 |
| 4員環（シクロブタン等） | +109.2 |
| 5員環（シクロペンタン等） | +26.4 |
| 6員環（シクロヘキサン等） | 0.0 |
| ピリジン | +6.7 |
| フラン | +27.6 |
| チオフェン | +19.2 |
| ピロール | +14.2 |
既知ΔHf°データベース
以下の代表的な分子は、文献既知のΔHf°(気相) を直接使用するため高精度です:
| カテゴリ | 分子 |
|---|
| 気体基礎物質 | H2, O2, N2, H2O, CO2, CO, CH4, NH3, HCN, H2S |
| ハロゲン | F2, Cl2, Br2, I2, HF, HCl, HBr, HI |
| アルカン | エタン, プロパン, ブタン, ペンタン, ヘキサン, イソブタン, シクロヘキサン |
| 不飽和 | エチレン, プロピレン, イソブチレン, スチレン, アセチレン, ブタジエン, ベンゼン, トルエン, ナフタレン |
| 含酸素 | メタノール, エタノール, IPA, t-BuOH, ジエチルエーテル, THF, アセトン, アセトアルデヒド, ホルムアルデヒド, 酢酸, 酢酸メチル, 酢酸エチル, 安息香酸, グリセロール |
| 含窒素 | メチルアミン, ジメチルアミン, トリメチルアミン, アニリン, N-メチルアセトアミド, 尿素, ピリジン, ピロール |
| 含硫黄 | メタンチオール, エタンチオール, ジメチルスルフィド, チオフェン, DMSO |
| 含ハロゲン | DCM, クロロホルム, 四塩化炭素, フルオロメタン, クロロベンゼン, ブロモメタン |
| 含ケイ素 | テトラメチルシラン (TMS) |
エントロピー (ΔS) とギブズ自由エネルギー (ΔG)
Benson法ではエンタルピーに加えて、各基団のエントロピー寄与 S° を合算し、反応エントロピーを計算します。
ΔSrxn = ΣS°(生成物) − ΣS°(反応物)
ΔGrxn = ΔHrxn − T × ΔSrxn (T = 298.15 K)
ΔG < 0 のとき反応は熱力学的に自発的（平衡が生成物側に偏る）です。ΔH < 0 でも ΔS が大きく負なら ΔG > 0 となりうる点に注意してください。
液相補正
計算はすべて気相を基準としていますが、主要な溶媒・試薬について蒸発エンタルピー ΔHvap のデータを内蔵しており、液相でのΔHを推定できます。
ΔH(液相) = ΔH(気相) − [ΣΔHvap(生成物) − ΣΔHvap(反応物)]
すべての分子にΔHvapデータがある場合のみ表示されます。溶液中の反応では溶媒和効果を含まないため、あくまで概算値です。
CSV エクスポート
計算結果の「Export CSV」ボタンで以下のデータをダウンロードできます:
- BDE法・Benson法のΔH, ΔS, ΔG, ΔH(液相)
- 各分子のSMILES・役割・係数・BDE結合エネルギー・ΔHf°・S°・ΔHvap
精度と限界
| 手法 | 精度目安 | 長所 | 短所 |
|---|
| BDE法 |
±20〜50 kJ/mol |
ほぼすべての分子に適用可能、直感的 |
結合の組み替え型反応では相殺しやすい。環境効果を無視 |
| Benson法 |
±5〜15 kJ/mol |
高精度、エントロピーも計算可能 |
対応基団が必要。未対応の官能基では計算不可 |
免責事項: 本ツールはあくまで概算値を提供するものです。安全性評価・プロセス設計・スケールアップの最終判断には、DSC測定等の実測データおよび信頼できる文献値を必ずご使用ください。特にΔH が大きな発熱反応を扱う場合は、暴走反応リスクの専門的な評価が不可欠です。