="https://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js" google-site-verification: googlea67dc5c06a4fa0ab.html google-site-verification=Ze2fOF4zLF6PUs8g3BtsqTwTJb2IXujgA53A_JOAC8o [google804173d39f1c53c5.html] مدونة هدهد التعليمية والرياضية ...تعلم الكيمياء+ ثقافة وفنون.: الباب الرابع (الكيمياءالحرارية )للصف الاول الثانوي عام

مشاركة مميزة

النانوتكنولوجي..!!تكنولوجيا النانو...اسرار.النانوتكنولوجي-Nanotechnology

**اسرارتكنولوجيا النانو....النانوتكنولوجي-Nanotechnology النانوNanotechnology **النانو ( Nano) هو عبارة عن بادئة (جزء نبد...

الخميس، 6 فبراير 2020

الباب الرابع (الكيمياءالحرارية )للصف الاول الثانوي عام

="https://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"
*تلخيص الباب الرابع  (الكيمياءالحرارية للصف الاول الثانوي عام)





*الموجزفي الكيمياء.


*كبيرمعلمين الكيمياء
*أ. أشرف الهادي
The Boss

**مديرعام وكبيرمعلمين(الكيمياء)ث- ع
*ادارةالقاهرةالجديدة.

الباب الرابع





              ** الكيمياء الحرارية               

*هى الفرع المختص بدراسة التغيرات الحرارية التى تصاحب التفاعلات الكيميائية

**مفاهيم هامة
-    جمیع التغیرات الكیمیائیة والفیزیائیة تصاحبھا تغیرات في الطاقة.
-    الطاقة مھمة لجمیع الكائنات الحیة (الحركة والقیام بالانشطة الذھنیة والعضلیةتحتاج الي الطاقة الناتجة من احتراق السكریات في الجسم.
-    علم الدینامیكا الحراریة: ھو العلم الذي یھتم بدراسة الطاقة وكیفیة انتقالھا.
-    الكیمیاء الحراریة:- أحد فروع الدینامیكا الحراریة یهتم بدراسة التغیرات الحراریة المصاحبة للتفاعلات الكیمیائیة والتغیرات الفیزیائیة.
-    قانون بقاءالطاقة:. الطاقة في أي تحول كیمیائي او فیزیائي لا تفني وتنشأ من العدم بل تتحول من صورةلأخري.
-    علاقة التفاعل الكیمیائي بالطاقة:-
-    معظم التفاعلات الكیمیائیة تكون مصحوبة بتغیرات في الطاقة.
-    اغلب التفاعلات اما ان ینطلق منھا طاقة او تمتص طاقة.
-    یحدث تبادل للطاقة بین وسط التفاعل والوسط المحیط بھ.
-    یسمي وسط التفاعل بالنظام) والحيز الذي یحیط به  یسمي(الوسط المحيط.
-    النظام ھو جزء من الكون الذي یحدث فیه التغیر الكیمیائي اوالفیزیائي اوھو الجزء المحدد من المادة الذي توجه الیھا الدراسة.
-    الوسط المحیط:- ھو الجزء الذي یحیط بالنظام ویتبادل معه الطاقة في شكل حرارة او شغل.
-    أنواع الأنظمة:.

-    نظام معزول/لايسمح بتبادل طاقة ولامادةمع الوسط المحيط.
-    نظام مغلق/ يسمح بتبادل الطاقة فقط مع الوسط المحيط.
-    نظام مفتوح/ يسمح بتبادل الطاقة والمادة مع الوسط المحيط.
*القانون الأول في الديناميكاالحرارية


(الطاقة الكلیة لاي نظام معزول تظل ثابتة حتي لو تغیر النظام من صورة الي أخري.)

*الكون = النظام + الوسط     , التغیر في طاقة الكون = التغیر في طاقة النظام + التغیر في طاقةالوسط المحیط
  E ∆E(universe) = (system) + E
**لذا فان أي تغیر في طاقة النظام یكون مصحوبا بتغیر مماثل في طاقة الوسط المحیط بھ لكن باشارة مخالفة.
*یتوقف انتقال الحرارة من جسم لاخر علي الفرق في درجة الحرارة بین الجسمین.

*درجةالحرارة/ هي مقياس لمتوسط طاقة حركة جزیئات المادة "

**الحرارةالنوعية/ ھي كمیة الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من المادةدرجةواحدةسلزيوس.
**لحساب كمیة الحرارة:-     Tqp =m.c.       ,              T=T2-T1

**المسعرالحرارى

١-یوفر نظاما معزولا یمكننا من قیاس التغیر في درجة حرارةالنظام المعزول ,لانه یمنع فقد او اكتساب أي قدر من الطاقة او المادة مع الوسط المحیط.
٢-یمكننا من استخدام كمیة معینة من المادة التي یتم معھا التبادل الحراريتكون غالبا الماء.
  • تركیب المسعر الحراري:
  • ( اناء معزول, ترمومتر, اداة للتقلیب, یوضع بداخلھا سائل غالبا ما یكون ماء)
*المحتوي الحراري للمادة(   H   )
*تختزن الطاقة الكيميائية فى المادة فى:
[1] الذرة المفردة.                        [2] الجزئ.                        [3] بين الجزيئات.
أولاً: الطاقة الكيميائية فى الذرة
تدور الإلكترونات حول النواة فى عدد من الأغلفة الإلكترونية ويكون للإلكترون فى أى من مستويات الطاقة نوعين من الطاقة هما:
1- طاقة وضع:- هى طاقة ارتباط الإلكترون بالنواة نتيجة جذب النواة له.
* تزداد طاقة الوضع كلما بعد الإلكترون عن النواة وتقل كلما أقترب من النواة.
2- طاقة  حركة:- طاقة تنشأ نتيجة دوران الإلكترون حول النواة.

**طاقة الإلكترون فى المستوى (طاقة المستوى):- هى مجموع طاقتى الوضع والحركة للإلكترون.
طاقة المستوى = طاقة حركة الإلكترون + طاقة وضع الإلكترون
ملاحظات:           [1] كل مستوى طاقة يختلف عن غيره فى الطاقة.
         [2] تزداد طاقة المستوى كلما بعد عن النواة.
[3] الطاقة الكيميائية فى الذرة هى طاقة الإلكترونات فى مستويات الطاقة.
*ثانياً: الطاقة الكيميائية فى الجزيئات
*الجزئ /عبارة عن ذرتين أو أكثر لعنصرأوعدة عناصر مرتبطة معاً بروابط كيميائية.الطاقة الكيميائية فى الجزئ تتواجد فى الروابط الكيميائية بين الذرات
ثالثاً: طاقة الربط بين الجزيئات(   قوى جذب فاندر فالز   )
توجد المادة فى ثلاث حالات هى: (الصلبة – السائلة – الغازية)
الحالة الصلبة: فيها تكون قوى الجذب بين الجزيئات أكبر ما يمكن مما يعطى الجسم الصلب حالة الجمود والشكل الثابت.
الحالة السائلة: فيها تكون قوى التجاذب بين الجزيئات ضعيفة ولها حرية حركة أكبر ولذلك يأخذ السائل شكل الإناء الذى يوضع فيه.
الحالة الغازية: فيها تكون قوى الجذب بين الجزيئات شبه منعدمة لذا تتحرك فى جميع الاتجاهات وتنتشر فى أى حجم متاح.
**قوى جذب فاندر فالز: هى قوى الجذب بين جزيئات المادة
وهى عبارة عن طاقة وضع ولذا فهى تعتمد على المسافة بين الجزيئات وكتلة الجزيئات
**المحتوى الحرارى للمادة (H): مجموع الطاقات المختزنة فى مول واحد من المادة.
  • يختلف المحتوى الحرارى للمركبات المختلفة بسبب اختلاف جزيئات المواد فى نوع الذرات أو عددها أو أنواع الروابط فيها.
  • لا يمكن عملياً قياس المحتوى الحرارى فى مادة معينة.
  • يمكن قياس التغير الحادث فى المحتوى الحرارى.
  • يفترض أن المحتوى الحرارى للمادة العنصرية يساوى الصفر.

**شاهدالفيديوالتوضيحي الاتي:

*التغير فى المحتوى الحرارى :يساوى الفرق بين مجموع المحتوى الحرارى للنواتج ومجموع المحتوى الحرارى للمتفاعلات
**التغير فى المحتوى الحرارى = المحتوى الحرارى للنواتج – المحتوى الحرارى للمتفاعلات
 H = H (للنواتج) – H (للمتفاعلات)
-: ∆H0  التغیر في المحتوي الحراري القیاسي*
اتفق العلماء علي ان یتم مقارنة قیم∆H  للتفاعلات المختلفة تحت ظروف قیاسیة واحدة ھي: 1ضغط جو, 25 0 م  ; تركیز المحلول ١ مولر
n عدد المولات و كان     qp كمیة الحرارة
-H∆ =    qp∆ / n 
**وحدات قياس الطاقة
1*السعر
              2*الجول


* السعر/كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة واحد جرام من الماء بمقدار1 5م (من 15 5م إلى 16 5م)
**الكيلو سعر = 1000سعر (السعر الكبير)  
**الجول/كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة واحد جرام من الماء بمقدار  1/4.18درجة سلزية..الكيلوجول = 1000جول
  • الكيلوجول كمية صغيرة جداً من الطاقة.
  • الكيلو جول يمكنه فقط تسخين 3سم3 من الماء من درجة الحرارة العادية إلى درجة الغليان.
الطاقة بالجول = الطاقة بالسعر × 4,18
  • الكيلو جول = كمية الحرارة الناتجة من احتراق قطرة واحدة من الكحول الميثيلى.
الطاقة بالسعر =
الطاقة بالجول
4,18
1 سعر = 4.18       ,              1   جول =     1/4.18  سعر


**مثال: احسب كمية الحرارة (الطاقة) المتولدة بالسعر عن شغل مبذول مقداره 20.9 جول.

*المعادلة الكيميائية الحرارية:هى معادلة كيميائية متزنة موضح فيها الحالة الفيزيائية والتغيرات الحرارية المصاحبة.
*شروط المعادلات الكيميائية الحرارية:
(1)  أن تكون موزونة لتحقيق قانون بقاء المادة {المادة لا تفن ولا تستحدث من العدم}
(2) كتابة الحالة الفيزيائية للمتفاعلات والنواتج وذلك أن المحتوى الحرارى للمادة يختلف باختلاف حالتها الفيزيائية.
(3) توضع قيمة التغير فى المحتوى الحرارى  فى نهاية المعادلة وتكون وحدة قياسها كيلو جول لكل مول.
(4) عند ضرب او قسمة طرفي المعادلة بمعامل عددي لابد ان تجري العملیة علي قیمة التغیر في المحتوي الحراري
(5)  يمكن عكس إتجاه المعادلة الحرارية,وفي هذه الحالة تنعكس إشارةقيمة
*عند حساب المحتوى الحرارى للمركبات:
[1] يفترض أن المحتوى الحرارى للمادة العنصرية صفر.
[2] نعين كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة عند تكوين المركب من عناصره.
أولاً: التفاعلات الطاردة للحرارة:
عند تفاعل 1/2مول من الأكسجين مع مول من الهيدروجين يتكون مول من الماء وتنطلق حرارة مقدارها 285.8 ك جول.
H2(g) +1/2O2(g)       →→     H2O(l) +285.8Kj/mol
طاقة الطرف الأيمن =  طاقة الطرف الأيسر   (طبقاً لقانون بقاء الطاقة ”الطاقة لاتفني ولاتستحدث من عدم“)
285.8    + س   =      صفر + صفر
المحتوى الحرارى لثانى أكسيد الكربون (س) = - 383.7 ك جول     , وتكتب معادلة التفاعل كما يلى:
H2(g) +1/2O2(g)               H2O(l)    , H = -285.8Kj/mol
ويكون مخطط الطاقة  لتفاعل طاردللحرارة كالاتي:
**ثانياً: التفاعلات الماصة للحرارة: **تفكك مول من كربونات الماغنسیوم الي مول من اكسید الماغنسیوم ومول من ثاني اكسید الكربون یحتاج الي117.3كیلو جول/مول كلاتي:
وتكتب معادلة التفاعل كالآتى: MgCO3(s)+117.3Kj/mol        →→              MgO(s) +CO2(g)
MgCO3(s)       →→            MgO(s) +CO2(g) H=+117.3Kj/mol
*مخطط الطاقة لتفاعل ماص للحرارة:
**مقارنة بين التفاعل الطارد للحرارة والماص للحرارة
التفاعل الطارد للحرارة
التفاعل الماص للحرارة
يصحبه انطلاق طاقة
يصحبه امتصاص طاقة
المحتوى الحرارى للنواتج أقل من المحتوى الحرارى للمتفاعلات
المحتوى الحرارى للنواتج أكبر من المحتوى الحرارى للمتفاعلات
التغير فى المحتوى الحرارى سالب
صفر H <
التغير فى المحتوى الحرارى موجب
صفر H >
ينتج عنه مركبات طاردة للحرارة وهى ثابتة
ينتج عنه مركبات ماصة للحرارة وهى غير ثابتة
المركبات الناتجة يكون محتواها الحرارى سالب
المركبات الناتجة يكون محتواها الحرارى موجب
*مخطط تفاعل ماص للحرارة
التغير فى المحتوى الحرارى والتفاعلات الكيميائية 
*التفاعل الكيميائى:عبارة عن كسر الروابط الموجودة بين ذرات جزيئات المواد المتفاعلة وتكوين روابط جديدة بين ذرات جزيئات المواد الناتجة عن التفاعل.
H – H + Cl – Cl       →→→          2 H – Cl
                                                 تكوين رابطة                                كسر رابطة    
**طاقة الرابطة: هى مقدار الطاقة اللازمة لكسر هذه الرابطةأوالطاقةالناتجةمن تكوين تلك الرابطةفى مول واحد من المادة.
[1] تعتبر طاقة الرابطة مقياس لقوة الارتباط بين الذرات. ( يزداد تماسك الجزئ كلما زادت طاقة الرابطة )
[2] طاقة كسر الرابطة تساوى طاقة تكوين نفس الرابطة.
[3] كسر الرابطة تفاعل ماص للطاقة.            {الإشارة موجبة}(للتغلب على قوى الجذب التى تربط الذرات)
[4] تكوين الرابطة تفاعل طارد للطاقة.           {الإشارة سالبة}
[5] فى التفاعل الطارد للحرارة:- طاقة تكوين الرابطة أكبر من طاقة كسر الرابطة.
[6] فى التفاعل الماص للحرارة:- طاقة تكوين الرابطة أقل من طاقة كسر الرابطة.
حساب التغير فى المحتوى الحرارى:-
[1] وزن المعادلة.[2] نحول المعادلة إلى روابط.[3] نعوض بقيمة طاقة الرابطة.
[4] التغير فى المحتوى الحرارى يحسب من العلاقة:
H= المجموع الجبرى لطاقة كسر روابط المتفاعلات وطاقة تكوين روابط النواتج.
H=  -  (مج طاقةرابطةالنواتج)+(مج طاقةرابطةالمتفاعلات)       .    K j        
**مثال:احسب التغير فى المحتوى الحرارى عند اتحاد جزئ من الهيدروجين مع جزئ من الكلور لتكوين 2 جزئ من كلوريد الهيدروجين. علماً بأن طاقة الرابطة فى:-
(جزئ H2 =435 ك جول ، جزئ Cl2 =240 ك جول ، جزئ  HCl =430 ك جول)
الحل:
H2 + Cl2        →→                 2HCl
H – H + Cl – Cl           →→                  2 (H Cl)
2 × 430                            240 + 435
-860                                  + 675
 = المجموع الجبرى لطاقة كسر الروابط وطاقة تكوين الروابط.=      675 + (-860)      =      - 185 ك جول
H2 + Cl2                                   2HCl    ,  = - 185 K j
المحتوى الحرارى لجزئ كلوريد الهيدروجين =
-185
= -92.5 كيلو جول
2

مثال:احسب H  بالكيلو جول  للتفاعل الآتى:
CH4 + Cl2                    →→→               CH3Cl + HCl
وهل التفاعل طارد للحرارة أم ماص للحرارة مع ذكر السبب. إذا علمت أن طاقة الرابطة.
58 ك سعر
Cl – Cl
104 ك سعر
CH3 – H
84 ك سعر
CH3 – Cl
103 ك سعر
H – Cl
الحل:
تكوين
H
|
كسر
H
|
+H –  Cl
H –   C  – Cl
+ Cl – Cl
H – C – H

|
H

|
H
                                              طاقة تكوين الرابطة                          طاقة كسر الرابطة
                                                  103 + 84                                 58 + 104
                                                     - 187                                     + 162
H▲  = 162 + (- 187)= - 25 ك سعر
الطاقة بالكيلو جول = الطاقة بالكيلو سعر × 4.18  ك جول   = - 25 × 4.18 = - 104.5 ك جول
أولا : التغيرات الحرارية المصاحبة للتغيرات الفيزيائية
 (1) حرارة الذوبان القباسية...هي مقدار التغير الحراري الناتج (كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة) عن إذابة مول من المذاب في كمية معلومة من المذيب.
 Ûتعريف حرارة الذوبان المولارية :هي مقدار التغير الحراري الناتج عن إذابة مول من المذاب في كمية من المذيب لتكون لتر من المحلول
õ ملحوظة:   إذا كان السائل المذيب من الماء تسمي عملية الذوبان (الإماهه)
Û المحلول المولارى: هو محلول يحتوى اللتر منه على مول واحد من المذاب مقدرا بالجرامات.
 Ûالمحلول 0,5 مولارى: هو محلول يحتوى اللتر منه على نصف مول من المذاب مقدرا بالجرامات.
? ماذا نعنى أن محلول هيدروكسيد الصوديوم تركيزه 2 مولر.معنى ذلك أن كل لتر من هذا المحلول يحتوى على (40 × 2) جم من الصودا الكاوية.

**مصدر حرارة الذوبان.
أ-طاقة فصل جزيئات المذيب1D H   :هي الطاقة اللازمةللتغلب علي قوي التجاذب بين جزيئات المذيب.(طاقةممتصة) (بإشارة موجبة)
ب-طاقة فصل جزيئات المذاب2D H   : هي الطاقة اللازمةللتغلب علي قوي التجاذب بين جسيمات المذاب.(طاقةممتصة) (بإشارة موجبة)
ج-عمليةالإذابة (طاقة الإماهه) 3D H /هي الطاقة المنطلقة عند ارتباط الأيونات المفردة (+ أو -) مع جزئيات الماء. وتظهر في صورة طاقة منطلقة (بإشارة سالبة) لأنها طاقة ارتباط والتى يكتسبها الماء لأنه المذيب.
      حرارة الذوبان=    1D H  +   2D H      +    3D H    kj    
                          أوkj        x  T D      q = m     x         
ïمثال: أذيب مول من ملح الطعام في الماء فكانت طاقة فصل جزيئات المذاب والمذيب 2100 كيلو جول ، طاقة إماهةالأيونات 378 احسب حرارة الذوبان وما هي نوعها.
à الحل : حرارة الذوبان =( 1D H +2D H +   H 3     kj
    حرارة الذوبان  = 2100 + (378-) = + 1722 كيلو جول. 
*نوع حرارة الذوبان (ماص للحرارة)
******
·        Ûأنواع الذوبان .
1-ذوبان طارد للحرارة :*عندما تكون طاقة الاماهة3D H أكبر من طاقة فصل الجزيئات( 1D H +2H ) والفرق يظهر في صورة طاقة منطلقة تسبب من ارتفاع درجة حرارة المحلول. وتكون H  Dإشارتهاسالبة.
ïمثال: ذوبان الصودا الكاوية – ذوبان البوتاسا الكاوية – ذوبان الأحماض المركزة مثل حمض الكبريتيك المركز.
?علل : ذوبان الصودا الكاوية طارد للحرارة. لأن طاقة الاماهة أكبر من طاقة فصل الجزيئات للمذيب والمذاب.
2-ذوبان ماص للحرارة :** عندما تكون طاقة طاقة الاماهة3D H أقل من طاقة فصل الجزيئات( D 1H +2H )  والفرق يظهر في صورة حرارة ممتصة تسبب انخفاض درجة حرارة المحلول.وتكون H D  إشارتها موجبة.
ïمثال: ذوبان ملح الطعام – ذوبان كلوريد الأمونيوم – ذوبان نترات الأمونيوم.

?علل : ذوبان ملح الطعام في الماء ماص للحرارة.    لأن طاقة الاماهة أقل من طاقة فصل الجزيئات للمذيب والمذاب..
? علل: عند كتابة المعادلة الكيميائية الحرارية فى حرارة الذوبان تكتب كلمة ماء ولا تكتب H2O
لأن كتابة H2O يقصد بها مول واحد من الماء وهذا لا يحدث فى عملية الذوبان ولكن يشترك فى عملية الذوبان عدد كبير من جزيئات الماء.

**قوانين هامة:

1       -يمكن إهمال التغير الحرارى للإناء الذى يتم فيه التفاعل باستخدام السعر الحرارى وبذلك نحصل على التغير الحرارى للمواد المتفاعلة فقط.
2-لحساب التغير الحرارى يستخدم القانون التالى:


    -كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة = mكتلة المادة بالجرام × cحرارتها النوعية (جول/جم.م0) ×T فرق درجات الحرارة (م0).
3-لاستخدام القانون السابق نجد أن:
أ-كتلة السنتيمتر المكعب من أى محلول = كتلة السنيمتر المكعب من الماء = 1 جم
ب-الحرارة النوعية لأى محلول مخفف = Cالحرارة النوعية للماء = 4.18 جول / جم . م0

ïمثال: أذيب مول من نترات الأمونيوم في كمية من الماء للحصول علي لتر من المحلول فانخفضت درجة حرارة المحلول بمقدار 6م0 احسب كمية الحرارة الممتصة.

** الحل : -محلول مخفف من نترات الأمونيوم حجمه = 1000سم3.كتلة المادة (كتلة محلول نترات الأمونيوم = 1000جرام)
وحيث أن الحرارة النوعية للمحلول = الحرارة النوعية للماء = 4.18جول / جرام. 0 م.


\ كمية الحرارة الممتصة = كتلة المادة × فرق الدرجات × الحرارة النوعية.= 1000 ×6× 4.18 = 25080 جول

\ عند تحضير محلول مولارى من نترات الأمونيوم تمتص حرارة = 25.080  كيلو جول

ïمثال: إذا كانت حرارة ذوبان (البوتاسا الكاوية) هيدروكسيد البوتاسيوم في الماء 58.52 كيلوجول. 

احسب حرارة ذوبان 2.8 جرام من هيدروكسيد بوتاسيوم في الماء علما بأن (K=39 , O=16 , H=1)


à الحل
*ك المول من KOH = 39+16+1 = 56 جرام
56 جم من هيدروكسيد البوتاسوم حرارة ذوبانها = 58.52 كيلو جول
2.8 جم من هيدروكسيد الصوديوم حرارة ذوبانها =      ؟
\ حرارة الذوبان = 2.8 × 58.52 ÷ 56 = 2.92 كيلو جول
 (2) حرارة التخفيف... /هي مقدار التغير الحراري لكل مول من المذاب عند تخفيف المحلول من تركيز أعلي إلي تركيز أقل.
Û مصدر حرارة التخفيف : (تنشأ في خطوتين)
1-طاقة إبعاد أيونات المذاب (طاقة ممتصة) :هي الطاقة اللازمة لإبعاد أيونات المذاب بعضها عن بعض في المحلول المركز وهى طاقة ممتصة لأن جزيئات الماء المضاف تبذل طاقة لإبعاد أيونات المذاب عن بعضها.
2-طاقة ارتباط الأيونات (طاقة منطلقة) :هي الطاقة المنطلقة عند ارتباط أيونات المذاب مع عدد أكبر من جزيئات الماء المضاف.
حرارة التخفيف  =  طاقة الإبعاد إشارة موجبة + طاقة الارتباط إشارة سالبة.
حرارالتخفيف  =  ∆H للمحلول المخفف  -  DH  للمحلول المركز
حرارة التخفيف تختلف باختلاف كمية السائل المذيب
ïمثال: أذيب مول من غاز HCl في 10 مول ماء فكان التغير في المحتوي الحراري (-69.49 كيلو جول) احسب حرارة التخفيف (عند ذوبان 1 مول من HCl فى 200 مول ماء كان التغير الحرارى -74.2 .)
** الحل : التغير الحراري H  نتيجة التخفيف = H للمحلول المخفف  -  H لمحلول المركز
= -74.29 – (69.49-) = - 4.8 كيلو جول تخفيف طارد للحرارة               
التغيرات الحرارية المصاحبة للتغيرات الكيميائية
  (1) حرارة الإحتراق القياسيةHC  .Δ..هي كمية الحرارة المنطلقة عند احتراق مول من المادةإحتراقا تامافي وفرة من الاكسجين.
*عمليةالإحتراق/ هي عملية(أكسدة)أواتحادسريع للمادةمع الاكسجين,ينتج عنها حرارةوضوء اذاكان الاحتراق تاما.
**أمثلة:* إحتراق الوقودمثل(غازالبيوتاجاز)خليط من البروبان والبيوتان في وفرة من الاكسجين
C3H8(g) + 5O2(g)         →→         3CO2(g)  +  4H2O(v)  +  2323.7 kj/mol
**احتراق الغذاء في الجسم مثل حرق الجلوكوز في وفرة من الاكسجين
C6H12O6(s)  + 6O2(g)       →→           6CO2(g)  +  6H2O(v)  +  2808 kj/mol
(2) حرارة التكوين القياسية
هي كميةالحرارةالمنطلقةأوالممتصة عند تكوين مول واحد لمركب من عناصره الأولية بحيث تكون العناصر في حالتها القياسية.
Ûالحالة القياسية : هي الحالة التي تكون فيها المادة في أكثر حالاتها استقرار في 25م5 وتحت ضغط  76سم/ زئبق.
ïمثال: (الجرافيت والأكسجين)
-الجرافيت : هي الحالة القياسية للكربون لأنه أكثر صور الكربون استقرارا.
-الأكسجين غاز : في الحالة القياسية للغاز عند درجة 25م وضغط 76سم / زئبق.
ïمثال:
1-حرارة تكوين مول واحد من غاز ثانى أكسيد الكربون هى 393.51 ك ج / مول وهى طاقة منطلقة.

                          C(Graphite) +2(g)     →→       C O2 (g) ,D H = - 393.951 K.J  
                                                                     
2-حرارة تكوين 2 مول من غاز فلوريد الهيدروجين هى 534.7 ك . ج

2-H2(g) + F2(g)    →→ 2HF(g) ,D H = -5347 K.J                                                                                           
 ?ما المقصود بأن حرارة تكوين ثاني أكسيد الكربون 393.51 كيلو جول.
*هي كمية الحرارة المنطلقة عند تكوين واحد مول من ثاني أكسيد الكربون من عناصره الأولية وهي الكربون والأكسجين في حالتها القياسية.
õالعلاقة بين H  Dللتفاعل وحرارة تكوين المتفاعلات والنواتج :
-قبل تعيين حرارة التفاعل لأى تفاعل كيميائى لابد من وزن المعادلة الكيميائية الحرارية
-إذا كان ناتج التفاعل أكثر من جزىء نقسم حرارة التفاعل على عدد الجزيئات المتكونة لتعيين حرارة تكوين هذا المركب.
-حرارة تكوين أى عنصر فى الحالة القياسية = صفر
-حرارة تكوين المركب = المحتوي الحراري للمركب الناتج – المحتوي الحراري للعناصر المكونة.
-حرارة تكوين المركب = المحتوي الحراري له.
-التغير في المحتوي الحراريH   D لأى تفاعل = حرارة تكوين النواتج – حرارة تكوين المتفاعلات.
 1-إذا كانت حرارة التفاعل النهائية بإشارة موجبة فهي حرارة ممتصة (تفاعل ماص).
2-إذا كانت حرارة التفاعل النهائية بإشارة سالبة فهي حرارة منطلقة.
3-عند إحتراق أى مادة عضوية يكون ناتج الإحتراق دائما H2O + CO2.
ïمثال: احسب التغير في المحتوي الحراري للتفاعل الآتي :
             →→         C O2 + 2H2 O        CH4 + 2O2
                                                                                         
*علما بأن : حرارة تكوين الميثان = -90 kj.حرارة تكوين غاز ثاني أكسيد الكربون = - 406 kj ، حرارة تكوين الماء – 285.85 kj.
à الحل :                                       C O2 + 2H2 O      →→     CH4 + 2O2
                                                  
H D= حرارة تكوين النواتج – حرارة تكوين المتفاعلات= (- 571.70  – 406) – (-90)
= -977.70 + 90 =- 887.70 كيلو جول   

 *حرارة التفاعل حرارة منطلقة.تفاعل طاردللحرارة.

** علاقة حرارة التكوين بثبات المركب حراريا...

1-في حالة التفاعلات الطاردة للحرارة :

كلما زادت الطاقة المنطلقة يزداد ثبات المركب وتكون المركبات الناتجة طاقتها أقل من طاقة مكوناتها بمقدار الطاقة المنطلقة.أى أن الطاقة المنطلقة عند تكوين الروابط فى جزيئات النواتج أكبر من الطاقة الممتصة لكسر الروابط فى جزيئات المتفاعلات وبذلك يكون المحتوى الحرارى للمتفاعلات أكبر من المحتوى الحرارى للنواتج والمركبات الناتجة ثابتة حراريا.

-المركبات الثابتة حراريا : هي مركبات طاقتها أقل من طاقة مكوناتها وتنتج من تفاعلات طاردة للحرارة.

2-في حالة التفاعلات الماصة للحرارة :تعطي مركبات أقل ثباتا (غير ثابتة حراريا لأن الطاقة المنطلقة عند تكوين الروابط فىى جزيئات النواتج أقل من الطاقة الممتصة لكسر الروابط فى جزيئات المتفاعلات وبذلك يكون المحتوي الحراري للنواتج أكبر من المحتوي الحراري للمتفاعلات).
ïمثال: إذا كانت حرارة تكوين المركبات HF – HI – HCl – HBr هى: -36 ، -92 ، -26 ، -271 كيلو جول علي الترتيب رتب هذه المركبات حسب ثباتها حراريا.
** الحل :
 كلما تزداد الطاقة المنطلقة أثناء تكوين المركب يزداد ثباته فيكون HF > HCl > HBr > HI
ïمثال: إذا علمت أن حرارة تكوين أكسيد الألومنيوم وأكسيد الحديديك هي -1669.8 ، -822.2 كيلو ول علي الترتيب.
فسر لماذا يستخدم الألومنيوم في اختزال أكسيد الحديديك ولا يستخدم الحديد في اختزال أكسيد الألومنيوم. واحسب DH للتفاعل.
2Al + 3/2 O2       →→             Al2O3 ,   DH = -1669.8 K.J                                                           
2Fe + 3/2 O2          →→       Fe2O3 ,    DH = -822.2 K.J                                                             
* لاحظ أنه ...  كلمازادت الطاقة المنطلقة أثناء تكوين المركب يزداد ثباته ، ولذلك فأكسيد الألومنيوم أكثر ثباتا من أكسيد الحديديك ، وبما أن التفاعل يسير في اتجاه المركب الأكثر ثباتا ولذلك يسير التفاعل في اتجاه تكوين أكسيد الألومنيوم.
2Al + Fe2O3             →→           Fe + Al2O3         
(-1669.8) + (2 × صفر)    =     (-882.2) + 2 × صفر
DH = حرارة تكوين النواتج – حرارة تكوين المتفاعلات. DH = 1669.8 + 882.2 = -847.6 كيلو جول
قانون هس  (للمجموع الجبري الثابت للحرارة)
*قانون هس. (***تتوقف حرارة التفاعل علي طبيعة المواد الداخلة في التفاعل والناتجة من التفاعل وليس علي الخطوات التي تتم فيها التفاعل).
Ûصيغة أخرى للقانون.... حرارة التفاعل مقدار ثابت سواء تم التفاعل فى خطوة واحدة أو أكثر.**نستنتج من قانون هس...أن:
1-حرارة تكوين أى مركب ثابتة مهما اختلفت طرق تحضيره.
2-حرارة تكوين أى مركب = المجموع الجبري لمجموع الحرارة الناتجة من خطوات التفاعل.
Ûأهمية قانون هس...
1-حساب التغير في المحتوي الحراري للتفاعلات التي لا يمكن قياسها بطريقة مباشرة ولكن يمكن قياسها بواسطة تفاعلات أخري يمكن قياس حرارة تفاعل كل منها عمليا.
2-أمكن معاملة المعادلات الكيميائية الحرارية كأنها معادلات جبرية.
**الصيغةالرياضيةلقانون هس:      ......  +  3 DH  +  2 DH + 1  DH = DH
*مثال1 Ûإيجاد حرارة تكوين غازأول أكسيد الكربون (CO) ...من المستحيل أن نقيس بدقة الحرارة المنطلقة عند احتراق الكربون لتكوين أول أكسيد الكربون (لأن عملية أكسدة الكربون لا يمكن أن تتوقف تماما عند مرحلة تكوين أول أكسيد الكربون. ولكن يمكن بدقة قياس حرارة احتراق الكربون مكونا ثانى أكسيد الكربون وبالمعالجة الجبرية للمعادلات يمكننا حساب حرارة تكوين أول أكسيد الكربون كما يلي:    
\ حرارة تكوين أول أكسيد الكربون من عناصره الأساسية + 110.4 كيلو جول/مول.

**تدريبات

**-اختر الإجابة الصحيحة ما بين القوسين :
1-محلول 1/4 مول من الصودا الكاوية ، ويحتوي اللتر منه علي ....... جرام من NaOH
( H=1,   Na = 23 ,  O = 16)     (0.25 – 1 – 4 – 10)
2-عند إذابة 0.98 جم من حمض الكبريتيك في الماء لتكوين لتر ، يكون تركيز الحمض ...... مولر
(O=16 – S = 32 – H = 1)       (1-10-0.01-0.001)
3-المحلول المولارى من كربونات الصوديوم يحتوي نصف اللتر منه علي ....... جرام من المذاب.
(O=16 – C = 12 – Na = 23)     (53-106-159-212)
4-عند إضافة 1.5 لتر ماء لمحلول يحتوي نصف اللتر منه علي مول من المذيب يصبح تركيز المحلول .......... مولر                      (1/4 – 1/2 – 1 – 1/2 1)
6-عند ذوبان 8جم من مركب في لتر من الماء فأصبحت مولارية المحلول 0.2 مولر فإن الكتلة الجزيئية لهذا المركب  يساوي ....... جرام.   (20-80-40-100)
7-عند ذوبان مول مركب في كمية من الماء للحصول علي محلول 2مولاري فإن حجم الماء يكون ......... لتر(1/4 – 1/2 – 1 -2)
8-كل مما يلي يعبر عن التغيرات الحرارية المصاحبة للتفاعلات الكيميائية ماعدا حرارة ...
                       (التعادل – التكوين – الذوبان – الترسيب)
9-الجرافيت هو الحالة القياسية لعنصر ..... (البوتاسيوم – الصوديوم – الكربون – الأكسجين)
10-يفترض أن حرارة تكوين أى عنصر دائما ......... الصفر (أكبر من - تساوي – أقل من)
11-حرارة تكوين المركب ......... المحتوي الحراري له    (أكبر من – تساوي – أقل من)
12-الحرارة المنطلقة من التفاعل 
 H ∆=-393.5 KJ   C(s) + O2(g)  →→            CO2(g) 
(ذوبان – تخفيف – ترسيب- إحتراق أوتكوين)
13-حرارة تكوين مول واحد من فلوريد الهيدروجين في التفاعل الموضح تساوي .... كيلو جول  ) H2 + F2→→  2HF(g)  ,DH  -534.7 K.J(1069.4 – 532.7 – 534.7 – 267.35
14-إذا كانت حرارة تكوين HCl تساوي 92.3 كيلو جول ، وحرارة تكوين HI تساوى +25.9 كيلو جول ،فإن ...(HCl أقل ثباتا – HIمركب ماص للحرارة – HClيسهل تفككه بالحرارة – HClأكثر ثباتا – HIمركب ماص للحرارة)
15-كلما ازدادت الطاقة المنطلقة أثناء تكوين المركب كلما ....... ثبات المركب الكيميائي 
                               (أقل – ازداد – انعدم)
16-المركبات الثابتة حراريا يكون محتواها الحراري ......... المحتوي الحراري لمكوناتها
                               (أقل من – أكبر من – يساوي)
**********

س2: ارسم مخطط الطاقة للتفاعلات الآتية موضحاً أيها ماص وأيها طارد مع ذكر السبب.
2C + 2H2         →→                 C2H4, H = +52.3 K j
SO3 + H2O               →→                   H2SO4, H = - 130.3 K j
س3: احسب  للتفاعل الآتى بالكيلو سعر وهل التفاعل طارد أم ماص للحرارة.
CH4 + I2                    →→                CH3I + HI
إذا علمت أن طاقة الرابطة
151 ك جول
I – I
435 ك جول
CH3 – H
235 ك جول
CH3 – I
298 ك جول
H – I
س4: احسب  للتفاعل الكيميائى التالى مبيناً نوع التفاعل.
  →→N2 + 3H2                                 2NH3    
إذا علمت أن طاقة الروابط:
N  N
H – H
N – H
946 ك جول
435 ك جول
390 ك جول
س5: احسب  بالجول ثم ارسم مخطط الطاقة للتفاعل الآتى:-
H2 + Br2                 →→                   2HBr
علماً بأن طاقة الرابطة للهيدروجين والبروم وبروميد الهيدروجين على التوالى:
(104)، (46)، (88) كيلو سعر
س6: احسب للتفاعل الآتى.
CH4 + 2Br2                     →→       CH2Br2 + 2HBr
184 ك جول
Br – Br
416 ك جول
C – H
254 ك جول
C – Br
360 ك جول
H – Br

007  the BOSS

هناك تعليق واحد: