حرارة التفاعل الكيمياي ي - قانون حفظ الطاقة : (Exothermic) (Endothermic) ا نواع الطاقة طاقة الحركة طاقة الوضع الطاقة الحرارية - التفاعلات المنتجة (الطاردة) للحرارة - التفاعلات الماصة (المستهلكة) للحرارة - وحدات تستخدم للطاقة : الجول (J) 1J=1 Kg m 2 /s 2 الكالوري (CAL) l Cal=4.184J l Kcal=4.184 KJ - الحرارة النوعية heat) (Specific الحرارة النوعية للماء هي 4.18J/g. o C - السعة الحرارية = وزن المادة x الحرارة النوعية مثال (١): ما هي السعه الحرارية ل ٠٠ ر ٢ كجم من النحاس الحرارة النوعية للنحاس هي ٣٨٧ ر ٠ جول / جم م. 2000g x 0.387J/ g. o C=774J/ o C السعة الحرارية =
الكالوريمتري -كوب الكالوريميتر Bomb calorimeter- Bomb calorimeter مثال (٢): عند وضع ١٠٠ ر ٠ جم من الهيدروجين مع ٨٠٠ ر ٠ جم من الا كسجين في له سعه حرارية تساوي ٠٨ ر ٩ ٤ ١٠ x جول /م. ارتفعت درجة الحرارة من ٠٠٠ ر 25 م ا لى ١٥٥ ر 25 م. احسب حرارة التفاعل وا حسب حرارة تكوين واحد مول من الماء حرارة التفاعل = السعة الحرارية x الفرق في درجة الحرارة 9.08 x 10 4 J/ o C x 0.155 o C = 1.41 x 10 4 J= 14.1 Kj التفاعل 2 + 2 O وحيث ا ن كمية الهيدروجين المتفاعلة هي ١٠٠ ر ٠ جم نسحب كمية الماء المتكون 0.100g x 1 mol 2.016g x 2 mol O 2 mol = 0.0496 mol O 14.1 KJ 0.0496 mol O حرارة التفاعل لواحد مول من الماء = = 284 KJ/ mol O
ر ٠ ر ٠ مثال (٣): عند احتراق ٠ ر ١ مول من غاز الهيدروجين تكون الحرارة الناتجة هي ٥٨ كيلو سعر. ما الحرارة الناتجة من احتراق ٠ ر ٢٠ جرام من غاز الهيدروجين الوزن الجزي ي للهيدروجين ) 2 ( = الجواب : واحد مول من غاز الهيدروجين = سعر. ٢ جم / مول. ٢ جم من الهيدروجين ينتج ١٠ مول ٥٨= x ٥٨٠ كيلو تغير المحتوى الحراري: (Enthalpy) التغير الانثالبي هو حرارة التفاعل عند ثبوت الضغط ويعبر عنه حرارة التفاعل = المحتوي الحراري للنواتج المحتوي الحراري للمواد المتفاعلة = f - i قانون هس: (ess,s Law)
قوانين هامه للتعامل مع المعادلات الكيمياي ية الحرارية : ١. المحتوي الحراري للتفاعل يمثل حرارة التفاعل لكل مادة في التفاعل وعدد المولات هو حسب الرقم الذي ا مام المادة من المعادلة. O (l) x ½ = +283 KJ تعني ا ن حرارة التفاعل : هي ٢٨٣ كيلو جول لكل واحد مول من الماء - وهي ٢٨٣ كيلو جول لكل واحد مول من غاز الهيدروجين - وهي ٢٨٣ كيلو جول لكل ½ مول من غاز الا كسجين - وعند التغير من المعاملات في المعادلة فيجب عمل نفس التغيير في المحتوي الحراري (وذلك بالضرب ا و القسمة في معامل معين) O (l) + ½ = +283 KJ 2 O (l) 2 + = 566 KJ ٢. عند قلب المعادلة فا نه يلزم تغيير الا شارة المصاحبة للمحتوي الحراري : O (l) + ½ = 283KJ + ½ O (l) = -283 KJ مثال (٣): اذا علمت حرارة التفاعل للتفاعلات التالية : 2 + 5 4 C + 2 O (l) 1 = -2602 KJ 2 + 7 4 C + 6 O (l) = -3123 KJ + ½ O (l) 3 = -286 KJ + 2 فا حسب حرارة تفاعل:
+ 5/2 2 C + 1 O (l) 5 = -1301 KJ 2 + 2 O (l) = -572 KJ 2 C + 3 O (l) + 7/2 7 =+1561 KJ عند جمع (5) + (6) + (7) نحصل على التفاعل: + 2 = 5 + 6 + 7 = -1301 KJ + (-572 KJ)+ (1561KJ) = -312 KJ حرارة التكوين هي المحتوي الحراري لتلك المادة وهي الحرارة اللازمة لتكوين تلك المادة من العناصر حسب وجودها من الطبيعة. - حرارة التكوين للعناصر حسب وجودها من الطبيعة تساوي صفر : f F e (s) = O = O = O N a (s) = O C a (s) = O g (l) = O Cl 2 = O Br 2 (l) = O - حرارة التكوين لايون الهيدروجين (ag) = + صفر ونتيجة لذلك تم احتساب حرارة التكوين لكثير من المواد وتم وضعها في جداول reaction = f product - f reactant
ا حسب كمية الحرارة المرافقة للتفاعل : 2CO + 2C المحتوي الحراري لكل من : ) 2 (CO = - ٩٤ كيلو سعر للمول (CO) = - ٢٦ كيلو سعر للمول حارة التفاعل = المحتوي الحراري للمواد الناتجة المحتوي الحراري للمواد المتفاعلة = ) المحتوي الحراري ل ) 2 (CO ٢ المحتوي الحراري ل (CO) = ٢ x ٩٤ ٢- x ٢٦ = - ١٣٦ كيلو سعر 2NaCO 3 (s) مثال: احسب حرارة التفاعل للمعادلة: Na 2 CO 3 (s) + O + C (معطى حرارة التكوين من الجدول) reaction = f product - f reactant = 1 f C + 1 f O + 1 f Na 2 CO 3 (s) - 2 f NaCO 3 (s) = - 394 KJ + ( -242 KJ) + (-1131 KJ) -2 (-947.7 KJ) = + 128.4 KJ 2Na 2 (s) + 2 O (l) Na 2 4NaO (s) + ا حسب حرارة التفاعل ل وكم سينتج من الحرارة عند تفاعل ٠ ر ٢٥ جم من
reaction = f product - f reactant = 4 f Na O (2 f Na 2 (s) + 2 f O (l)) = 4 (-426.8 KJ) (2(-504.6KJ) + 2(-286KJ) = -126 KJ سيكون هناك ١٢٦ كيلو جول لكل ٢ مول من Na 2 وذلك حسب المعادلة ا علاه 25.0 g Na 2 (s) x وعند تفاعل ٠ ر ٢٥ جم فقط فا ن الحرارة ستكون 1 mol Na 2 (s) 78.0 g Na 2 = -20.2 KJ x - 126 KJ 2 mol Na 2 ا ذا علمت ا ن حرق ١ مول من البترين (l)) (C 6 يعطي C و (l) O وينتج حرارة قدرها ٣٢٧١ كيلو جول. ما هي حرارة التكوين لمركب البترين (l) C 6 C 6 (l) + 7 ½ 6 C + 3 (l) reaction = f product - f reactant - 3271 = 6 (-394KJ)+ 3(-286KJ)- 1 f C 6 (l) f C 6 (l)= -2364 858 + 3271 = +49 KJ / mol نستطيع كتابة المعادلة كالتالي:
طاقة الروابط الكيمياي ية وحرارة التفاعل : تم حساب معدل طاقة الروابط الكيمياي ية ووضعها في جدول ) صورة ص ٤٦٤) ويمكن من هذا الروابط حساب حرارة التفاعل حسب المعادلة. reaction = - BE product + BE reactant باستخدام طاقة الروابط احسب حرارة التفاعل 4 + 30 2 2 C + 2 O C = C + 3 0 = 0 2 O=C=O + 2 O reaction = - BE product + BE reactant reaction = 4 BE O- -4 BE C=O + 3 BE O=O + 4 BE C- + BE C=C = -4 (463) -4 (724)+ 3(498)+ 4(415) +1 (607) = - 987 KJ/ mol ) f لمركب الكحول الايثيلي علم ا ا ن حرارة التبخير vap) ( تساوي ما هي حرارة التكوين ) 5 ٣٩ كيلو جول لكل مول. الجواب : مركب الكحول الايثيلي هوO ويمنك تركيب كالتالي : C C O
المعادلة التي تكون حرارة التكوين للكحول الايثيلي هي (1)- 2 C (s) + 3 + ½ 5 O (l) (2)- 2 C (s) 2 C 2(715 KJ) (3)- 3 6 6(218 KJ) (4)- ½ O 1(249 KJ) (5)- 2 C + 6 + O 5 O (l) 3242 KJ (6)- 5 O 5 O (l) con = -39KJ = -5BE C- BE C-C BE C-O BE O- = -5(415KJ) -348KJ 356KJ 463KJ = -3242 KJ المعادلة رقم (5) يمكن حسا ا كالتالي : عند جمع المعادلات (2),(3),(4),(5),(6) فا ننا نحصل على المعادلة الا ولى وهي معادلة التكوين : f = + 2 (715)+6(218)+249-3242-39=-294