ما هو المحتوى الحراري للتكوين؟ (مع تمارين) - جسدي - بدني - 2026

و المحتوى الحراري تشكيل هو التغير في المحتوى الحراري لحقت به في تشكيل مول واحد من مركب أو مادة تحت الظروف القياسية. وفقًا لظروف الضغط القياسية ، يُفهم عند إجراء تفاعل التكوين عند ضغط جوي لجو واحد وعند درجة حرارة الغرفة 25 درجة مئوية أو 298.15 كلفن.

تشير الحالة الطبيعية للعناصر التفاعلية في تفاعل التكوين إلى الحالة الأكثر شيوعًا لتجميع هذه المواد (صلبة أو سائلة أو غازية) في ظل الظروف القياسية للضغط ودرجة الحرارة.

في تفاعل تكوين مركب ، يتم تبادل الحرارة مع البيئة. المصدر: pixabay

تشير الحالة الطبيعية أيضًا إلى الشكل الأكثر تآثرًا ثباتًا لهذه العناصر التفاعلية في ظل ظروف التفاعل القياسية.

المحتوى الحراري H هو وظيفة ديناميكية حرارية يتم تعريفها على أنها الطاقة الداخلية U بالإضافة إلى ناتج الضغط P والحجم V للمواد التي تشارك في التفاعل الكيميائي لتكوين مادة مول:

H = U + P ∙ V

المحتوى الحراري له أبعاد للطاقة وفي النظام الدولي للقياسات يقاس بالجول.

المحتوى الحراري القياسي

رمز المحتوى الحراري هو H ، ولكن في الحالة المحددة من المحتوى الحراري للتكوين ، يتم الإشارة إليه بواسطة ΔH0f للإشارة إلى التغيير الذي تحدثه هذه الوظيفة الديناميكية الحرارية في تفاعل تكوين مول لمركب معين في ظل ظروف قياسية.

في التدوين ، يشير الحرف المرتفع 0 إلى الظروف القياسية ، ويشير الرمز f إلى تكوين مول واحد من المادة بدءًا من المواد المتفاعلة في حالة التجميع والشكل المتآصل الأكثر استقرارًا للمواد المتفاعلة في ظل الظروف القياسية.

حرارة التكوين

ينص القانون الأول على أن الحرارة المتبادلة في العملية الديناميكية الحرارية تساوي تباين الطاقة الداخلية للمواد المشاركة في العملية بالإضافة إلى العمل الذي تقوم به هذه المواد في العملية:

س = ΔU + W

في الحالة التي نحن بصددها ، يتم إجراء التفاعل عند ضغط ثابت ، وتحديداً عند ضغط جو واحد ، وبالتالي فإن العمل سيكون ناتجًا عن الضغط والتغير في الحجم.

ثم ترتبط حرارة تكوين مركب معين الذي سنشير إليه بواسطة Q0f بالتغير في الطاقة الداخلية والحجم بالطريقة التالية:

Q0f = ΔU + P ΔV

لكن تذكر تعريف المحتوى الحراري القياسي لدينا:

Q0f = ΔH0f

الفرق بين المحتوى الحراري وحرارة التكوين

لا يعني هذا التعبير أن حرارة التكوين و المحتوى الحراري للتكوين متماثلان. التفسير الصحيح هو أن الحرارة المتبادلة أثناء تفاعل التكوين تسبب في حدوث تغيير في إنتروبيا المادة المتكونة بالنسبة إلى المواد المتفاعلة في ظل الظروف القياسية.

من ناحية أخرى ، نظرًا لأن المحتوى الحراري هو وظيفة ديناميكية حرارية واسعة النطاق ، فإن حرارة التكوين تشير دائمًا إلى مول واحد من المركب المتكون.

إذا كان تفاعل التكوين طاردًا للحرارة ، فإن المحتوى الحراري للتكوين يكون سالبًا.

على العكس من ذلك ، إذا كان تفاعل التكوين ماصًا للحرارة ، فإن المحتوى الحراري للتكوين يكون إيجابيًا.

المعادلات الحرارية

في معادلة تكوين كيميائي حراري ، لا يجب تحديد المواد المتفاعلة والمنتجات فقط. في المقام الأول ، من الضروري أن تكون المعادلة الكيميائية متوازنة بحيث تكون كمية المركب المتكون دائمًا 1 مول.

من ناحية أخرى ، يجب الإشارة إلى حالة تجميع المواد المتفاعلة والمنتجات في المعادلة الكيميائية. إذا لزم الأمر ، يجب أيضًا الإشارة إلى الشكل المتآصل لنفسه ، لأن حرارة التكوين تعتمد على كل هذه العوامل.

في معادلة التكوين الحراري الكيميائي ، يجب أيضًا تحديد المحتوى الحراري للتكوين.

لنلقِ نظرة على بعض الأمثلة للمعادلات الحرارية الكيميائية المطروحة جيدًا:

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g) ؛ ΔH0f = -241.9 كيلوجول / مول

H2 (ز) + ½ O2 (ز) → H2O (ل) ؛ ΔH0f = -285.8 كيلوجول / مول

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (s) ؛ ΔH0f = -292.6 كيلوجول / مول

اعتبارات مهمة

- كلها متوازنة بناءً على تكوين مول واحد من المنتج.

- يشار إلى حالة تجميع الكواشف والمنتج.

- يشار إلى المحتوى الحراري للتكوين.

لاحظ أن المحتوى الحراري للتكوين يعتمد على حالة تجميع المنتج. من بين التفاعلات الثلاثة ، يكون الثاني هو الأكثر استقرارًا في ظل الظروف القياسية.

نظرًا لأن ما يهم في تفاعل كيميائي وعلى وجه الخصوص في تفاعل التكوين هو تغيير الانتروبيا وليس الانتروبيا نفسها ، فمن المتفق عليه أن العناصر النقية في شكلها الجزيئي وحالة التجميع الطبيعي في ظل الظروف القياسية لها إنتروبيا التكوين لا شيء.

وهنا بعض الأمثلة:

O2 (ز) ؛ ΔH0f = 0 كيلو جول / مول

Cl2 (ز) ؛ ΔH0f = 0 كيلو جول / مول

نا (ق) ؛ ΔH0f = 0 كيلو جول / مول

ج (الجرافيت) ؛ ΔH0f = 0 كيلو جول / مول

تمارين محلولة

-التمرين 1

مع العلم أنه من أجل تكوين الإيثين (C2H4) من الضروري المساهمة بمقدار 52 كيلو جول من الحرارة لكل مول وأن مفاعلاته هي الهيدروجين والجرافيت ، اكتب المعادلة الحرارية الكيميائية لتكوين الإيثين.

المحلول

أولاً نرفع المعادلة الكيميائية ونوازنها بناءً على مول واحد من الإيثين.

ثم نأخذ في الاعتبار أنه من الضروري توفير الحرارة لحدوث تفاعل التكوين ، مما يشير إلى أنه تفاعل ماص للحرارة وبالتالي يكون إنتروبيا التكوين موجبة.

2 C (جرافيت صلب) + 2 H2 (غاز) → C2H4 (غاز) ؛ ΔH0f = +52 كيلو جول / مول

-تمرين 2

في ظل الظروف القياسية ، يتم خلط الهيدروجين والأكسجين في حاوية سعتها 5 لترات. يتفاعل الأكسجين والهيدروجين تمامًا بدون أي من المواد المتفاعلة لتكوين بيروكسيد الهيدروجين. تم إطلاق 38.35 كيلو جول من الحرارة في البيئة أثناء التفاعل.

اذكر المعادلة الكيميائية والحرارية الكيميائية. احسب إنتروبيا تكوين بيروكسيد الهيدروجين.

المحلول

تفاعل تكوين بيروكسيد الهيدروجين هو:

H2 (غاز) + O2 (غاز) → H2O2 (سائل)

لاحظ أن المعادلة متوازنة بالفعل بناءً على مول واحد من المنتج. أي يتطلب مول واحد من الهيدروجين ومول واحد من الأكسجين لإنتاج مول واحد من بيروكسيد الهيدروجين.

لكن بيان المشكلة يخبرنا أن الهيدروجين والأكسجين مختلطان في حاوية سعتها 5 لترات في ظل ظروف قياسية ، لذلك نعلم أن كل غاز يشغل 5 لترات.

استخدام الشروط المعيارية للحصول على المعادلة الحرارية الكيميائية

من ناحية أخرى ، ضغط الظروف القياسية 1 atm = 1،013 x 10 1،0 Pa ودرجة حرارة 25 ° C = 298.15 K.

في ظل الظروف القياسية ، سيشغل مول واحد من الغاز المثالي 24.47 لترًا ، كما يمكن التحقق من الحساب التالي:

V = (1 مول * 8.3145 J / (مول * ك) * 298.15 كلفن) / 1.03 × 10⁵ باسكال = 0.02447 م³ = 24.47 لتر.

نظرًا لتوفر 5 لترات ، يتم إعطاء عدد مولات كل غاز من خلال:

5 لتر / 24.47 لتر / مول = 0.204 مول من كل غاز.

وفقًا للمعادلة الكيميائية المتوازنة ، سيتم تكوين 0.204 مول من بيروكسيد الهيدروجين ، وإطلاق 38.35 كيلو جول من الحرارة إلى البيئة. أي 38.35 كيلو جول / 0.204 مول = 188 كيلو جول / مول مطلوبة لتكوين مول واحد من بيروكسيد.

أيضًا ، نظرًا لأن الحرارة يتم إطلاقها في البيئة أثناء التفاعل ، فإن المحتوى الحراري للتكوين يكون سالبًا. أدى أخيرًا إلى المعادلة الكيميائية الحرارية التالية:

H2 (غاز) + O2 (غاز) → H2O2 (سائل) ؛ ΔH0f = -188 كيلوجول / مول

المراجع

1. الكستناء E. المحتوى الحراري في التفاعلات الكيميائية. تم الاسترجاع من: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. الكيمياء الحرارية. المحتوى الحراري للتفاعل. تم الاسترجاع من: recursostic.educacion.es
3. الكيمياء الحرارية. تعريف المحتوى الحراري القياسي للتفاعل. تم الاسترجاع من: quimitube.com
4. الكيمياء الحرارية. تعريف المحتوى الحراري للتكوين والأمثلة. تم الاسترجاع من: quimitube.com
5. ويكيبيديا. المحتوى الحراري القياسي للتفاعل. تم الاسترجاع من: wikipedia.com
6. ويكيبيديا. المحتوى الحراري للتكوين. تم الاسترجاع من: wikipedia.com