تعرف على علم الكيمياء
حرارة التفاعل Heat of
reaction
(1) حرارة التفاعل ھي
“محصلة تغیرات الطاقة الناتجة عن تحطیم وتكوین الروابط الكیمیائیة”.
“محصلة تغیرات الطاقة الناتجة عن تحطیم وتكوین الروابط الكیمیائیة”.
(2) حرارة التفاعل هي “كمیة الحرارة
التي تنطلق أو تمتص عندما یتفاعل عدد من الجزیئات مع بعضھا لینتھي التفاعل بالنواتج”.
التي تنطلق أو تمتص عندما یتفاعل عدد من الجزیئات مع بعضھا لینتھي التفاعل بالنواتج”.
(3) حرارة التفاعل = الفرق بین حرارة
المواد المتفاعلة ΔHreactant وحرارة المواد الناتجة ΔHproudct
** وقد یكون ھذا التغیر الحراري مصاحباً
لعملیة تكوین مادة من عناصرھا الأولیة، وفي ھذه الحالة یسمى ذلك التغیر الحراري
“حرارة التكوین”. أو یكون ھذا التغیر الحراري مصاحباً لعملیة احتراق مادة
ما فیسمى “حرارة الإحتراق”، أو یكون مصاحباً لعملیة تعادل بین حمض وقاعدة،
فیسمى ” حرارة التعادل”، … وھكذا.
المواد المتفاعلة ΔHreactant وحرارة المواد الناتجة ΔHproudct
** وقد یكون ھذا التغیر الحراري مصاحباً
لعملیة تكوین مادة من عناصرھا الأولیة، وفي ھذه الحالة یسمى ذلك التغیر الحراري
“حرارة التكوین”. أو یكون ھذا التغیر الحراري مصاحباً لعملیة احتراق مادة
ما فیسمى “حرارة الإحتراق”، أو یكون مصاحباً لعملیة تعادل بین حمض وقاعدة،
فیسمى ” حرارة التعادل”، … وھكذا.
وفي هذا الدرس سوف نتناول نوع واحد
فقط من هذه الأنواع وهو حرارة التكوين على أن نستكمل باقى الأنواع في الدروس
القادمة.
فقط من هذه الأنواع وهو حرارة التكوين على أن نستكمل باقى الأنواع في الدروس
القادمة.
تعريف حرارة التكوين Heat of
Formation
** تعرف حرارة التكوين ΔHFo بأنھا حرارة التفاعل
أو التغیر في الإنثالبي (المنطلقة أو الممتصة) عندما
یتكون مول واحد من مادة ما من عناصرها الأولية وھي في حالتھا القیاسیة.
أو التغیر في الإنثالبي (المنطلقة أو الممتصة) عندما
یتكون مول واحد من مادة ما من عناصرها الأولية وھي في حالتھا القیاسیة.
** وحدة قياس حرارة التكوين: kJ/mol
** ولقد اتفق أن قیم لجمیع العناصر في
حالتھا القیاسیة تساوي صفراً
حالتھا القیاسیة تساوي صفراً
** أمتلة توضيحية :
(1) الأكسجين یوجد على ثلاثة أشكال :
الأكسجين الذري (O)
، والأكسجين الجزيئي (O2) ، الأوزون (O3)
، والأكسجين الجزيئي (O2) ، الأوزون (O3)
ويعتبر الأكسجين (O2)
الأكثر استقراراً عند (298K) وضغط جوي واحد (1 atm) وبالتالي فإن:
الأكثر استقراراً عند (298K) وضغط جوي واحد (1 atm) وبالتالي فإن:
(2) الكربون یوجد على شكلین:
جرافيت (graphite)
وألماس (diamond) ویعتبر
الجرافیت الأكثر استقراراً عند (298 K) وضغط جوي واحد ، وهذا يعني:
وألماس (diamond) ویعتبر
الجرافیت الأكثر استقراراً عند (298 K) وضغط جوي واحد ، وهذا يعني:
شروط كتابة معادلة التكوين
(1) المادة الناتجة ھي فقط مول من المادة
المراد إیجاد حرارة التكوین لھا.
المراد إیجاد حرارة التكوین لھا.
(2) المواد المتفاعلة ھي العناصر المكونة
للمادة المراد إیجاد حرارة التكوین لھا. بشرط أن تكون ھذه العناصر في الحالة القیاسیة.
للمادة المراد إیجاد حرارة التكوین لھا. بشرط أن تكون ھذه العناصر في الحالة القیاسیة.
فمثلاً لا یمكن استخدام التفاعل التالي
لحساب حرارة التكوین لـــ CO
لحساب حرارة التكوین لـــ CO
وذلك لأن الكربون في حالته الطبیعیة یكون
في حالة صلبة ولیست غازیة.
في حالة صلبة ولیست غازیة.
أمثلة توضيحية
(1) حرارة التكوین لكلورید الھیدروجین
HCl
HCl
(2) حرارة التكوین للماء H2O
(3) حرارة التكوین لأكسید الكربون CO
(4) حرارة التكوین لثاني أكسید الكربون CO2
(5) حرارة التكوین لكبریتید
الحدید FeS II
الحدید FeS II
(6) حرارة التكوین للبروبان C3H8
(7) حرارة تكوین النشادر (الأمونیا) NH3
(8) حرارة التكوین لكبریتات النحاس CuSO4
جدول حرارة التكوين القياسية ΔHFo للعناصر والأيونات والمركبات
ملاحظات على جدول حرارت التكوين السابق:
(1) حرارة تكوین العناصر النقیة تساوي
صفراً عند كل درجات الحرارة مثل:
صفراً عند كل درجات الحرارة مثل:
(Cu(s), N2(g),
Fe(s), Na(s), Cl2(g), Hg(L
Fe(s), Na(s), Cl2(g), Hg(L
(2) معظم حرارة التكوين سالبة وهذا
يعني أن تكوين المركب من عناصره الأولية في الغالب طارد للحرارة.
يعني أن تكوين المركب من عناصره الأولية في الغالب طارد للحرارة.
(3) المركبات التي يصاحب تكوينها طرد
للحرارة تكون أكثر استقراراً (علل) وذلك لأن المحتوي الحراري للمركب
الناتج أقل من مجموع المحتويات الحرارية للعناصر الداخلة في تركيبه كما في CH3OH
, CH4 ،
…….
للحرارة تكون أكثر استقراراً (علل) وذلك لأن المحتوي الحراري للمركب
الناتج أقل من مجموع المحتويات الحرارية للعناصر الداخلة في تركيبه كما في CH3OH
, CH4 ،
…….
(4) كلما زادت الطاقة المنطلقة زاد ثبات
المركب الناتج (یصعب تفكیكه):
المركب الناتج (یصعب تفكیكه):
كلما زادت الطاقة الممتصة كلما قل ثبات
المركب (سھل تفكیكه):
المركب (سھل تفكیكه):
حساب حرارة التكوين القياسية
مثال (1): لديك التفاعل التالي:
وفيه حرارة التفاعل القياسية ΔHo
(التغير في الإنثالبي القياسي) یساوي مجموع حرارات التكوین القیاسیة لجمیع المواد الناتجة
مطروحاً منه مجموع حرارات التكوین القیاسیة لجمیع المواد المتفاعلة، أي:
حيث:
P تعني Products
أي النواتج
R تعني Reactants
أي المتفاعلات .
أي المتفاعلات .
ΔHo :
حرارة التفاعل
حرارة التفاعل
np= عدد
المولات لأى مادة ناتجة
nR
= عدد مولات لأى مادة متفاعلة .
المولات لأى مادة ناتجة
nR
= عدد مولات لأى مادة متفاعلة .
)pΔHFo) = حرارة التكوین لمول واحد من المادة الناتجة
)RΔHFo) = حرارة التكوین لمول واحد من المادة المتفاعلة
وبالتالي فإنه للتفاعل:
یمكن حساب حرارة التفاعل أو حرارة التكوین
لأي مادة متفاعلة كما یلي :
وھذا یعني أن حرارة التفاعل القیاسیة
ΔHο تساوي حرارة
التكوین القیاسیة للمركب CO2(g)
مثال(2): احسب حرارة التفاعل
ΔHo
التالي:
علماً بأن أنثالبى التكوين:
الحل:
بتطبیق العلاقة على التفاعل:
مثال(3): عند تكون 1
g من CH4 من عناصره
الأولية عند الظروف القياسية ينطلق 4.675KJ
فاحسب حرارة التكوين القياسية للميثان بوحدة KJ
:
g من CH4 من عناصره
الأولية عند الظروف القياسية ينطلق 4.675KJ
فاحسب حرارة التكوين القياسية للميثان بوحدة KJ
:
(علماً بأن الكتل الذرية : H =1 , C =12)
الحل:
حینما یطلب في المسألة حساب حرارة التكوین
القیاسیة فإنه یعني حرارة التكوین الناشئة من تفاعل مول واحد من المادة. وفي المسألة أعطینا
حرارة التكوین لـ 1 g من الميثان ، وبالتالي نحولها إلى مولات:
القیاسیة فإنه یعني حرارة التكوین الناشئة من تفاعل مول واحد من المادة. وفي المسألة أعطینا
حرارة التكوین لـ 1 g من الميثان ، وبالتالي نحولها إلى مولات:
وبالتالي:
مثال(4): إذا علمت أن طاقة تكوین كلورید
الصودیوم تساوي (-413 kJ/mol) فاحسب الطاقة المنطلقة عند تكوين 20 g
من NaCl :
الصودیوم تساوي (-413 kJ/mol) فاحسب الطاقة المنطلقة عند تكوين 20 g
من NaCl :
(علماً بأن الكتل الذرية : Na =23 , Cl =35.5)
الحل:
نحسب مولات 20
g من NaCl:
g من NaCl:
وبالتالي فإن:
مثال (5): احسب طاقة التفاعل التالي
:
:
علماً بأن طاقة التكوین بوحدة KJ
كما يلي:
كما يلي:
الحل:
مثال (6): احسب طاقة التفاعل التالي
:
:
علماً بأن طاقة التكوین بوحدة KJ
كما يلي:
كما يلي:
الجواب النهائي: – 881 KJ
مثال (7): لديك التفاعل التالي:
احسب طاقة التفاعل علماً بأن طاقة تكوين
Al2O3
تساوي (-1676 KJ) وطاقة تكوين Fe2O3
تساوي (-822.7 KJ)
الجواب النهائي: –
853.7 KJ
مثال (8): حسب المعادلة التالیة:
علماً بأن طاقة التكوین بوحدة kJ/mol
كما یلي:
(ا) أحسب طاقة التفاعل
(ب) أكتب المعادلة الكيميائية الحرارية
(ج) أحسب طاقة احتراق مول واحد من C2H6
الجواب النهائي:
(أ) طاقة التفاعل = -3121
KJ
KJ
(ب) المعادلة الكيميائية الحرارية:
(ج) طاقة احتراق مول واحد من C2H6
= ΔH = –
1560.5 kJ
= ΔH = –
1560.5 kJ
مثال (9): حسب المعادلة التالية:
احسب طاقة تكوين C12H22O11
علماً بأن طاقة تكوين الماء تساوي (-286
KJ/mol) ولثاني أكسيد الكربون تساوي (-393.5 KJ)
الجواب النهائي: –
2229.64 KJ
المراجع
– أسس الكيمياء العامة والفيزيائية- الجزء الأول.عمر بن عبد الله الهزازي ، قسم الكيمياء- كلية العلوم – جامعة أم القرى – المملكة العربية السعودية
