المعادلة الكيميائية الحرارية
المعادلة الكيميائية الحراريةالمعادلة الكيميائية الحرارية هي نوع من المعادلات الكيميائية المتوازنة التي تتضمن كمية الطاقة الممتصة أو المنبعثة أثناء التفاعل الكيميائي.
المعادلة الكيميائية الحرارية
أثناء طهي الطعام على الشوايات، يشير الجمر المتوهج إلى حدوث تفاعل كيميائي في الفحم المحترق. يشير التوهج أيضًا إلى أن الحرارة تتولد نتيجة للتفاعل.
يتم تضمين الطاقة الحرارية الناتجة عن هذا التفاعل في نوع خاص من المعادلات الكيميائية المعروفة باسم المعادلة الكيميائية الحرارية.
المعادلة الكيميائية الحرارية هي نوع من المعادلات الكيميائية المتوازنة التي تتضمن كمية الطاقة الممتصة أو المنبعثة أثناء التفاعل الكيميائي.
تُعرف الطاقة الحرارية الإجمالية للنظام بالمحتوى الحراري (H) للنظام.توضح المعادلة الكيميائية الحرارية على وجه التحديد التغير في المحتوى الحراري، أو ΔH، الذي يحدث أثناء التفاعل.
كما ذكرنا سابقًا، يمكن اكتساب الطاقة أو فقدها أثناء التفاعلات الكيميائية. لذلك، قد تكون قيم ΔH إما موجبة أو سالبة. في المعادلات الكيميائية الحرارية، غالبًا ما يتم التعبير عن ΔH بالكيلوجول (kJ).
المعادلة الكيميائية الحرارية هي معادلة كيميائية تتضمن تغير المحتوى الحراري للتفاعل.
و تتكون المعادلة الكيميائية الحرارية من جزأين: معادلة كيميائية موزونة والتغير في واحدة أو أكثر من الكميات الديناميكية الحرارية ( مثل درجة الحرارة أو الطاقة أو المحتوى الحراري) الذي يحدث عند حدوث هذا التغيير.
H 2 O (s) 
H 2 O (l) , Δ H = 6.00 كيلوجول
H 2 O (l) , Δ H = 6.00 كيلوجولتوضح المعادلة السابقة أنه عندما ينصهر مول واحد من الماء الصلب إلى ماء سائل عند درجة حرارة 0 درجة مئوية، فإن المحتوى الحراري للنظام يزيد بمقدار 6.00 كيلوجول.
يمكن للمعادلة المتوازنة أن تصف إما تغيراً فيزيائياً (كما في المثال أعلاه) أو تغيراً كيميائياً مثل تفاعل احتراق غاز الميثان.
عند احتراق غاز الميثان، تنطلق الحرارة، مما يجعل التفاعل طاردًا للحرارة. وعلى وجه التحديد، فإن احتراق 1 مول من الميثان يطلق 890.4 كيلوجول من الطاقة الحرارية. يمكن إظهار هذه المعلومات كجزء من المعادلة الموزونة.
تخبرنا المعادلة الكيميائية الحرارية السابقة أن 1 مول من الميثان يتحد مع 2 مول من الأكسجين لإنتاج 1 مول من ثاني أكسيد الكربون و 2 مول من الماء. في هذه العملية، يتم تحرير 890.4 كيلو جول، ومن ثم يتم كتابته كمنتج للتفاعل.
شروط المعادلة الكيميائية الحرارية:
تنطبق قوانين أو قواعد معينة عند استخدام المعادلات الكيميائية الحرارية:
أولا: ΔH يتناسب طرديًا مع كمية المادة التي تتفاعل أو تنتج عن التفاعل.
الإنثالبي يتناسب طرديا مع الكتلة. ولذلك، إذا قمت بمضاعفة المعاملات في المعادلة، فسيتم ضرب قيمة ΔH في اثنين. على سبيل المثال:
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l); ΔH = -285.8 kJ
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l); ΔH = -571.6 kJ
ثانيا: ΔH للتفاعل مساوية في الحجم ولكنها معاكسة في إشارة ΔH للتفاعل العكسي. على سبيل المثال:
HgO (s) → Hg (l) + ½ O2 (g); ΔH = +90.7 kJ
Hg (l) + ½ O2 (l) → HgO (s); ΔH = -90.7 kJ
ثالثا ΔH مستقلة عن عدد الخطوات المتضمنة:
وتسمى هذه القاعدة قانون هس . ينص على أن ΔH للتفاعل هو نفسه سواء حدث في خطوة واحدة أو في سلسلة من الخطوات.
هناك طريقة أخرى للنظر إليها وهي أن نتذكر أن ΔH هي خاصية حالة، لذا يجب أن تكون مستقلة عن مسار التفاعل.
إذا كان التفاعل (1) + التفاعل (2) = التفاعل (3)، فإن
ΔH 3 = ΔH 1 + ΔH 2
أمثلة أخرى على المعادلات الكيميائية الحرارية:
المعادلة الأولى هي :
S + O2 → SO2 + 296 kJ
في هذه المعادلة، تعتبر الطاقة الحرارية منتجًا، مما يعني إطلاق 269 كيلوجول من الطاقة الحرارية. وهذا يجعل المعادلة أعلاه تمثيلاً لتفاعل طارد للحرارة. في هذا التفاعل، ستكون قيمة ΔH سالبة.
لذلك، يمكن أيضًا كتابة المعادلة الكيميائية الحرارية على النحو التالي:
S + O2 → SO2 ; ΔH = – 296 kJ
المعادلة الثانية هي :
CaCO3 + 178 kJ → CO2 + CaO
في هذه المعادلة، الطاقة الحرارية هي مادة متفاعلة، مما يعني أنه تم امتصاص 178 كيلوجول لهذا التفاعل. وهذا يجعل المعادلة أعلاه تمثيلاً لتفاعل ماص للحرارة. في هذا التفاعل، ستكون قيمة ΔH موجبة.
لذلك، يمكن أيضًا كتابة المعادلة الكيميائية الحرارية على النحو التالي:
CaCO3 → CO2 + CaO; ΔH = + 178 kJ
مما سبق يتضح لنا أن جميع التفاعلات الكيميائية تتضمن بعض التغير في الطاقة ونعبر عن هذة التفاعلات بمعادلة كيميائية حرارية، عبارة عن معادلة كيميائية رمزية تتضمن التغير الحراري المصاحب للتفاعل ويمثل في المعادلة كأحد المتفاعلات أو النواتج.
ويشترط في المعادلة الكيميائية الحرارية أن تكون موزونة مع توضيح الحالة الفيزيائية لكلا من المتفاعلات و النواتج و توضيح قيمة وإشارة التغير في المحتوى الحراري ΔH.
وختاما لاننسى أننا عند ضرب أو قسمة طرفي المعادلة بمعامل عددى معين يجب أن تجرى نفس العملية على قيمة التغير في المحتوى الحراري ΔH، أما في حالة عكس اتجاه سير المعادلة الحرارية يتم في هذه الحالة تغيير إشارة التغير في المحتوى الحراري ΔH.
المراجع :
1- موقع https://sites.google.com/a/hico-isd.net/hico-hs-science-mr-gerber/home/chemistry/thermochemical-equations أطلعت عليه بتاريخ 22/3/2024.
2- موقع https://www2.chem.wisc.edu/deptfiles/genchem/netorial/modules/thermodynamics/chemical/chemical1.htm أطلعت عليه بتاريخ 22/3/2024.
3- موقع https://www.thoughtco.com/laws-of-thermochemistry-608908 أطلعت عليه بتاريخ 22/3/2024.
4- موقع https://courses.lumenlearning.com/umes-cheminter/chapter/thermochemical-equation/ أطلعت عليه بتاريخ 22/3/2024.
Thank you I have just been searching for information approximately this topic for a while and yours is the best I have found out so far However what in regards to the bottom line Are you certain concerning the supply.
Hello my loved one I want to say that this post is amazing great written and include almost all significant infos I would like to look extra posts like this.
Hi my family member I want to say that this post is awesome nice written and come with approximately all significant infos I would like to peer extra posts like this.
I genuinely savored the work you’ve put forth here. The outline is refined, your authored material trendy, however, you seem to have obtained some trepidation about what you wish to deliver next. Assuredly, I will revisit more regularly, akin to I have nearly all the time, provided you maintain this upswing.
I genuinely admired what you’ve accomplished here. The outline is elegant, your written content fashionable, however, you seem to have acquired some unease about what you wish to present going forward. Undoubtedly, I’ll revisit more often, similar to I have nearly all the time, in case you sustain this ascent.
I genuinely relished what you’ve produced here. The outline is elegant, your written content trendy, yet you appear to have obtained some anxiety regarding what you wish to deliver thereafter. Assuredly, I will return more frequently, akin to I have almost constantly, provided you maintain this incline.
I truly relished the effort you’ve invested here. The design is tasteful, your authored material fashionable, however, you seem to have acquired some unease about what you intend to present henceforth. Undoubtedly, I’ll revisit more regularly, similar to I have nearly all the time, in the event you sustain this rise.
I genuinely admired what you’ve accomplished here. The outline is elegant, your written content fashionable, however, you seem to have acquired some unease about what you wish to present going forward. Undoubtedly, I’ll revisit more often, similar to I have nearly all the time, in case you sustain this ascent.
I truly savored what you’ve accomplished here. The sketch is elegant, your authored material trendy, however, you seem to have developed some trepidation about what you aim to offer next. Certainly, I shall revisit more regularly, just as I have been doing nearly all the time, in case you uphold this ascension.
I truly relished the effort you’ve invested here. The design is tasteful, your authored material fashionable, however, you seem to have acquired some unease about what you intend to present henceforth. Undoubtedly, I’ll revisit more regularly, similar to I have nearly all the time, in the event you sustain this rise.
I sincerely enjoyed what you’ve accomplished here. The sketch is fashionable, your written content chic, yet you appear to have developed some apprehension regarding what you aim to offer thereafter. Certainly, I shall return more frequently, just as I have been doing almost constantly, should you uphold this upswing.