Reaction Heat Energy Calculator

How to Use

1. Enter Molecules

Draw a molecule in the structure editor on the left panel, or type a SMILES string directly.

The SMILES field updates automatically as you draw, with a live structure preview ("↓ Get" remains as a manual fallback)
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
ΔH_rxn = 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.

ΔS_rxn = ΣS°(products) − ΣS°(reactants)
ΔG_rxn = ΔH_rxn − T × ΔS_rxn (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 ΔH_vap data for common solvents and reagents enables liquid-phase ΔH estimation.

ΔH(liquid) = ΔH(gas) − [ΣΔH_vap(products) − ΣΔH_vap(reactants)]

Displayed only when ΔH_vap 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°, ΔH_vap

More Features

Calculation History

Every successful calculation is saved automatically to the "Calculation History" panel (up to 50 entries, stored locally in your browser). You can reload a past reaction, delete individual entries, or export the whole history as CSV. No data leaves your device.

Dark Mode and Units

Use the circle button in the header to cycle theme: auto (follows OS setting) → dark → light. The kJ/kcal toggle switches all energy values between kJ/mol and kcal/mol (entropy: J/(mol·K) ↔ cal/(mol·K)).

Templates

The "Templates" panel contains built-in example reactions (combustion, hydrogenation, esterification, Haber process) and lets you save the current reaction under a name for later reuse.

Share Link and PDF Report

"Share Link" copies a URL that encodes the current reaction in the URL fragment — opening it restores and recalculates the reaction. The reaction itself is never sent to a server. "PDF Report" opens the print dialog with an A4-formatted report (use "Save as PDF" as the printer).

Temperature Dependence, ΔG(T) and Equilibrium Constant

Set the temperature (200–1500 K) in the Reaction Scheme card. Benson results are extrapolated with the Kirchhoff approximation using group-additive Cp°298 values (ΔCp assumed constant):

ΔH(T) = ΔH°298 + ΔCp·(T − 298.15)
ΔS(T) = ΔS°298 + ΔCp·ln(T / 298.15)
ΔG(T) = ΔH(T) − T·ΔS(T), K = exp(−ΔG(T) / RT)

If Cp group data is missing for any species, extrapolation is skipped and 298 K values are shown. The constant-ΔCp approximation degrades far from 298 K; treat high-temperature values as rough estimates.

Adiabatic Temperature Rise (ΔTad)

Below the results, a panel estimates ΔTad = |ΔH|×n / (m×cp) from reaction extent n (mol), mass m (kg) and specific heat cp (kJ/kg·K). This is a screening-level estimate only — use measured data (DSC/ARC) for safety decisions.

Batch Calculation

The "Batch Calculation" panel processes one reaction per line, e.g. 2 CCO + 3 O=O >> 2 O=C=O + 3 O. Separate species with " + " (spaces required) and sides with ">>". Results can be exported as CSV.

Auto-Balance

The "Balance" button in the Reaction Scheme card (also shown inside the imbalance warning) determines the smallest integer stoichiometric coefficients automatically by solving the element/charge balance matrix. If the species admit no balanced solution, or multiple independent reactions make the solution non-unique, a message is shown instead.

Combustion / Formation Heat

Enter a fuel molecule in the SMILES field, then use the "Combustion / Formation Heat" panel. "Build combustion & calculate" constructs the balanced combustion reaction (products: CO₂, H₂O(g), N₂, SO₂; supported fuel elements C/H/O/N/S) and calculates it. Because H₂O is treated as gas, the resulting ΔH corresponds to the lower heating value (LHV). "Show ΔHf° only" displays the standard enthalpy of formation of the molecule itself.

Equilibrium Conversion

When an equilibrium constant K is available, a panel below the results estimates the equilibrium conversion of the limiting reactant by solving K = Π(y_iP)^νi for the extent of reaction (bisection method). Initial reactant amounts and total pressure P are adjustable; products start at 0 mol. Ideal-gas behavior is assumed — treat the result as a screening estimate.

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すると SMILES 欄へ自動反映され、構造プレビューも表示されます (「↓ Get」ボタンは手動取得用に残っています)
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
ΔH_rxn = 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。

ΔS_rxn = ΣS°(生成物) − ΣS°(反応物)
ΔG_rxn = ΔH_rxn − T × ΔS_rxn (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 ΔH_vap 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) − [ΣΔH_vap(生成物) − ΣΔH_vap(反応物)]

すべての分子にΔH_vap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°・ΔH_vap

その他の機能

計算履歴

計算が成功するたびに「計算履歴」パネルへ自動保存されます (最大50件、ブラウザ内にローカル保存)。過去の反応の再読込、個別削除、履歴全体のCSV出力が可能です。データが端末の外に送信されることはありません。

ダークモードと単位切替

ヘッダーの丸いボタンでテーマを自動 (OS設定に追従) → ダーク → ライトの順に切替できます。kJ/kcal トグルは全エネルギー値を kJ/mol と kcal/mol で切替えます (エントロピーは J/(mol·K) ↔ cal/(mol·K))。

テンプレート

「テンプレート」パネルには組込みの反応例 (燃焼、水素化、エステル化、ハーバー法) があり、現在の反応に名前を付けて保存・呼出もできます。

共有リンクと PDF レポート

「共有リンク」は現在の反応を URL フラグメントにエンコードした URL をコピーします。開くと反応が復元され自動計算されます。反応データがサーバーへ送信されることはありません。「PDFレポート」は A4 整形されたレポートの印刷ダイアログを開きます (プリンタに「PDF に保存」を選択してください)。

温度依存計算・ΔG(T)・平衡定数

反応スキームカードで温度 (200〜1500 K) を指定できます。Benson 法の結果は基団寄与の Cp°298 を用いた Kirchhoff 近似 (ΔCp 一定) で外挿されます:

ΔH(T) = ΔH°298 + ΔCp·(T − 298.15)
ΔS(T) = ΔS°298 + ΔCp·ln(T / 298.15)
ΔG(T) = ΔH(T) − T·ΔS(T), K = exp(−ΔG(T) / RT)

Cp 基団データが不足する分子がある場合は外挿を行わず 298 K の値のみ表示します。ΔCp 一定の近似は 298 K から離れるほど精度が落ちるため、高温域の値は目安として扱ってください。

断熱温度上昇 (ΔTad)

結果の下のパネルで、反応進行量 n (mol)、質量 m (kg)、比熱 cp (kJ/kg·K) から ΔTad = |ΔH|×n / (m×cp) を概算します。あくまでスクリーニング用の概算であり、安全性判断には実測データ (DSC/ARC) を使用してください。

バッチ計算

「バッチ計算」パネルでは1行1反応で一括計算できます。例: 2 CCO + 3 O=O >> 2 O=C=O + 3 O。分子は「 + 」(前後スペース必須)、反応物と生成物は「>>」で区切ります。結果は CSV 出力できます。

自動バランス

反応スキームカードの「自動バランス」ボタン (不均衡警告内にも表示) は、元素・電荷の収支行列を解いて最小の整数係数を自動決定します。バランス解が存在しない場合や、独立な反応が複数あって一意に決まらない場合はメッセージを表示します。

燃焼熱・生成熱

SMILES 欄に燃料分子を入力し、「燃焼熱・生成熱」パネルを使います。「燃焼反応を組んで計算」は燃焼反応 (生成物: CO₂、H₂O(気)、N₂、SO₂。対応元素 C/H/O/N/S) を自動構築・バランスして計算します。H₂O を気体として扱うため、得られる ΔH は低位発熱量 (LHV) 相当です。「ΔHf° だけ表示」はその分子の標準生成エンタルピーを表示します。

平衡転化率

平衡定数 K が得られている場合、結果の下のパネルで K = Π(y_iP)^νi を反応進行度について解き (二分法)、律速反応物の平衡転化率を概算します。反応物の初期量と全圧 P は変更可能で、生成物の初期量は 0 mol 固定です。理想気体を仮定したスクリーニング用の概算値として扱ってください。

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。

Structure Editor

Reaction Scheme

Reactants

Products

How to Use

1. Enter Molecules

2. Add Reactants and Products

3. Calculate

4. Export Results

Calculation Methods

Method 1: Bond Dissociation Energy (BDE) + Corrections

BDE Corrections

Supported Bonds (BDE Method)

Method 2: Benson Group Additivity

Supported Center Atom Types (Benson)

Supported Functional Groups

Ring Corrections

Known ΔHf° Database

Entropy (ΔS) and Gibbs Free Energy (ΔG)

Liquid Phase Correction

CSV Export

More Features

Calculation History

Dark Mode and Units

Templates

Share Link and PDF Report

Temperature Dependence, ΔG(T) and Equilibrium Constant

Adiabatic Temperature Rise (ΔTad)

Batch Calculation

Auto-Balance

Combustion / Formation Heat

Equilibrium Conversion

Accuracy and Limitations

使い方

1. 分子を入力する

2. 反応物・生成物に追加する

3. 計算する

4. 結果をエクスポートする

計算方法の解説

Method 1: 結合解離エネルギー (BDE) 法 + 補正

BDE法の補正項

BDE法の対応結合

Method 2: Benson 基団寄与法

Benson法の対応する中心原子タイプ

対応する官能基

環補正

既知ΔHf°データベース

エントロピー (ΔS) とギブズ自由エネルギー (ΔG)

液相補正

CSV エクスポート

その他の機能

計算履歴

ダークモードと単位切替

テンプレート

共有リンクと PDF レポート

温度依存計算・ΔG(T)・平衡定数

断熱温度上昇 (ΔTad)

バッチ計算

自動バランス

燃焼熱・生成熱

平衡転化率

精度と限界