أخبار عاجلة

مسائل محلولة على العلاقة بين الأنتروبي والإنثالبي وطاقة جبس الحرة

 مثال(1):
لدیك التفاعل التالي:




فإذا
كانت قيمة
(ΔH)  للتفاعل تساوي (15.79
kJ)
، والتغير في الأنتروبي (ΔS) تساوي (232.63
J/K)
احسب قيمة التغير في الطاقة الحرة (ΔG) عند (25
Co)
وهل التفاعل تلقائي؟

الحل:

یمكن حل ھذه المسألة بالعلاقة:


وبما أن قیمة التغیر في الطاقة
الحرة بالسالب فالتفاعل تلقائي عند
(25 Co).


مثال (2): لدیك التفاعل التالي:



فإذا
كانت قيمة التغير في الأنثالبي
(ΔHo)  للتفاعل تساوي (68.95
kJ)
، وقيمة التغير في الأنتروبي (ΔSo) تساوي (114.2
J/K)
احسب قيمة التغير في الطاقة الحرة (ΔGo) عند (25
Co)
وهل التفاعل تلقائي؟

الحل:

بتطبیق العلاقة:


ومن ھنا فإن التفاعل غیر
تلقائي عند درجة حرارة
(25 Co) لأن إشارة قیمة التغیر في الطاقة الحرة بالموجب (ΔGo = +)


مثال (3): لدیك التفاعل التالي:



احسب:
(أ) ΔGo عند درجة حرارة (25 Co)
وضغط جوي واحد
(ب) ΔGo عند درجة حرارة (200 Co) وضغط جوي واحد

الحل:

(أ) بتطبیق العلاقة:


وبما أن قیمة التغیر في الطاقة
الحرة بالموجب
(ΔG = +) فالتفاعل السابق غیر تلقائي عند درجة حرارة (25 Co)

(ب) حساب التغیر في الطاقة
الحرة عند درجة حرارة
(200 Co)


وبما أن قیمة التغیر في الطاقة
الحرة بالسالب
(ΔGo = – ) فالتفاعل السابق یكون تلقائیاً عند درجة حرارة (200 Co)


مثال (4): احسب التغیر في
كل من الإنثالبي والأنتروبي والطاقة الحرة عند الظروف القیاسیة المصاحبة للتفاعلین:


الحل:


ویمكن حساب التغیر في الطاقة
الحرة 
ΔGo باستخدام
العلاقة:


وھي نفس القیمة المحسوبة
بالقانون:


وتدل قیمتھا الموجبة على
أن التفاعل لیس لدیه القابلیة لأن یحدث تلقائیاً عند الظروف
القیاسیة
(25 Co , 1atm)


بنفس إجراء الخطوات السابقة
نحصل على القیم التالیة:


وتدل القیمة السالبة للتغیر
في الطاقة الحرة القیاسیة
(ΔGo = -32.2 kJ) أن التفاعل لديه القابلية أن يحدث عند درجة حرارة الغرفة.


مثال (5): احسب طاقة التكوین
الحرة القیاسیة
(ΔGo) لمول
من غاز النشادر إذا علمت أن:


الحل:

أولاً: نحسب التغیر في الأنتروبي
القیاسي كما یلي:




ثانیاً: نحسب التغیر في الإنثالبي
كما یلي:




ثالثاً: لحساب التغیر في
الطاقة الحرة القیاسیة:




وهذة القيمة (ΔGo = -33.46 kJ) تعبر عن طاقة التكوین الحرة لمولین من النشادر كما في المعادلة السابقة،
ولذلك للحصول على طاقة التكوین الحرة القیاسیة لمول من غاز النشادر نقسم ھذه القیمة
على
(2):



مثال (6): لدیك التفاعل
التالي:





ھل یحدث ھذا التفاعل تلقائیاً
عند درجة حرارة
(298K)
علماً بأن:



الحل:

أولاً: نحسب التغیر في الإنثالبي
القیاسي
(ΔHo)




ثانياً: نحسب التغیر في الأنتروبي
القیاسي
(ΔSo)




ثالثاً: نحسب التغیر في الطاقة
الحرة القياسية
(ΔGo)




وحیث أن قیمة الطاقة الحرة
بالموجب، لذلك فالتفاعل السابق غیر تلقائي عند درجة حرارة
298 K


مثال (7): حسب التفاعل التالي:



بالاستعانة بالمعلومات التالیة
عند درجة حرارة
(25 Co)




احسب:
(أ) (ΔHo)
(ب)  (ΔSo)
(جـ) (ΔGo)
(د) ΔG عند درجة حرارة (100 Co)
بافتراض أن
(ΔHo = ΔH , ΔSo = ΔS)

الحل:
(أ) حساب التغیر في الإنثالبي
القیاسي
(ΔHo):




(ب) حساب التغیر في الأنتروبي
القیاسي
(ΔSo):




(جـ) حساب التغیر في الطاقة
الحرة القياسية
(ΔGo)
:



وبما أن قیمة التغیر في الطاقة
الحرة بالسالب
(ΔGo = -) فالتفاعل تلقائي عند درجة حرارة (25 Co)


(د) حساب ΔG عند درجة حرارة :(100 Co)


في ھذه الحالة تم افتراض
أن
(ΔHo = ΔH , ΔSo = ΔS)


بالتالي فإن التغیر في الطاقة
الحرة یحسب من العلاقة:




وبما أن قیمة الطاقة الحرة
بالسالب فالتفاعل تلقائي عند درجة الحرارة
 (100 Co)


مثال (8): (أ) احسب ΔGo التفاعل التالي:



باستخدام المعلومات
التالية:




(ب) وإذا كان التفاعل غیر
تلقائي، فما درجة الحرارة التي یكون عندھا التفاعل تلقائیاً؟

الحل:
(أ)
أولاً: حساب التغیر في الإنثالبي
القیاسي
(ΔHo):




ثانياً: حساب التغیر في الأنتروبي
القیاسي
(ΔSo):




ثالثاً: حساب التغیر في الطاقة
الحرة القياسية
(ΔGo):




(ب) ولمعرفة درجة الحرارة التي
یكون فیھا التفاعل تلقائیاً:


نحدد درجة الحرارة التي یكون (ΔG = 0)(وبفرض ان قيم (ΔHo = ΔH , ΔSo = ΔS) أى لا تتغير درجة الحرارة



وبالتالي فإنه عند الدرجة
(111.53 K)
تكون (
ΔG = 0)
ويكون التفاعل متزناً، وتكون الدرجة من الحرارة التى يكون فيها التفاعل:




تلقائیاً ھي  (T > 1111.53 K) أي
درجة حرارة أعلى من
(1111.53 K)


المراجع
– أسس الكيمياء العامة والفيزيائية – الجزء الأول.عمر بن عبد الله الهزازي ، قسم الكيمياء- كلية العلوم – جامعة أم القرى – المملكة العربية السعودية

شاهد أيضاً

الرتبة (3): السوائل القابلة للاشتعال Flammable Liquids من التصنيف الدولي البحري للبضائع الخطرة IMDG Classification

(1) التصنيف الدولي البحري للبضائع الخطرة IMDG Classification ❒ صنفت المواد الكيميائية الخطرة حسب الكود الدولي البحري …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *