حساب حرارة التفاعل
Thread Content
تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة “الحياة العسكرية” في تاريخ 29/1/2016 الساعة 11:59. كما هو مذكور في العنوان: 2Na + 2CH3OH = 2CH3ONa + H2 ↑، فهل يمكن حساب حرارة التفاعل؟ لقد أعدت كل المعرفة إلى المعلم، فطاقة التكوين المولية القياسية للعناصد تساوي صفرًا. يمكن الحصول على بيانات الميثانول من الجداول، وأريد استخدام طريقة الأمثلة الموجودة في الكتاب لحساب طاقة التكوين المولية القياسية لهيدروكسيد الميثانول، لكن يبدو أن ذلك غير ممكن reward_7ree
لن أنشر مشاركة لطلب المساعدة، هل يمكن لأحد المشرفين أن يخبرني؟
لن أنشر مشاركة لطلب المساعدة، هل يمكن لأحد المشرفين أن يخبرني؟
1. يتم قياس ذلك من خلال التجارب، ويتم الحساب باستخدام معادلة السعة الحرارية: Q=cm△t، ثم يتم استخدام قيمة Q لحساب حرارة التفاعل بناءً على معادلات التفاعل الكيميائي. 2. حرارة التفاعل تتناسب طرديًا مع كمية كل مادة من مواد المتفاعلات. 3. حساب حرارة التفاعل باستخدام طاقة الرابطة: عادةً ما يتم اعتبار الطاقة المطلوبة لفصل مول واحد من رابطة كيميائية معينة كطاقة هذه الرابطة، وتُرمز طاقة الرابطة عادةً بالرمز E، ووحدتها كيلوجول لكل مول. الطريقة: △H = ΣE (المواد المتفاعلة) – ΣE (المنتجات)، أي أن حرارة التفاعل تساوي الفرق بين مجموع طاقات الروابط في المواد المتفاعلة ومجموع طاقات الروابط في المنتجات. مثل التفاعل H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g) ； △H = E(H–H) + E(Cl–Cl) – 2E(H–Cl). 4. يتم حساب الطاقة التفاعلية △H من خلال طرح إجمالي طاقة المواد الأولية من إجمالي طاقة المنتجات، أي △H = إجمالي طاقة المنتجات – إجمالي طاقة المواد الأولية. 5. حساب الطاقة المنبعثة عن احتراق المادة بناءً على حرارة الاحتراق: Q = n (المادة القابلة للاحتراق) × حرارة احتراق تلك المادة.
6. الحساب وفقًا لقانون جايس: قانون جايس ينص على أن حرارة التفاعل الكيميائي تظل كما هي، سواء تم التفاعل في خطوة واحدة أو عبر عدة خطوات ； وبمعنى آخر، فإن حرارة التفاعل الكيميائي تعتمد فقط على الحالة الأولية والحالة النهائية للتفاعل، ولا علاقة لها بمسار التفاعل نفسه. أي أنه إذا كان بالإمكان إجراء تفاعل ما على عدة خطوات، فإن مجموع حرارة التفاعل في كل خطوة يساوي حرارة التفاعل عند إتمامه في خطوة واحدة. 7. يتم حساب الطاقة الحرارية للتفاعل، عند درجة حرارة معينة وتحت ضغط قياسي، باستخدام الطاقات الحرارية الكيميائية القياسية للمواد المتفاعلة والمنتجات. ويتم ذلك باستخدام المعادلة التالية: “0 = ΣBVBRB”. في هذه المعادلة، تكون معاملات المواد المتفاعلة سالبة، أما VB فهو العدد الكيميائي للمادة RB سواء كانت متفاعلة أو منتجًا، وΣB تشير إلى جمع قيم جميع المواد. وبالتالي، فإن الطاقة الحرارية للتفاعل ΔrHmθ تساوي ΣBVBΔfHmθ(B) (كما هو موضح في الشكل). يمثل θ الضغط القياسي، وهو 1*10^5 باسكال. في الواقع، لا يتم كتابة هذه الرمز على شكل “سيتا”، بل هو عبارة عن دائرة بها خط أفقي في المنتصف، وهو أكثر سمكًا قليلاً من رمز “سيتا”. “يُشير “m” إلى كل مول من المادة المتفاعلة)، أي أن حرارة التفاعل تساوي المجموع الجبري لحاصل ضرب الطاقة الكيميائية القياسية لكل المواد المشاركة في التفاعل في هذه الحالة، في المعاملات الكيميائية الخاصة بها في المعادلة الكيميائية. يمكن إثبات ذلك باستخدام قانون جايس وتعريف الطاقة الحرارية النوعية للتكوين، انظر تفاصيل الطاقة الحرارية النوعية للتكوين. تحتوي بعض الكتب المرجعية على قيم الطاقة الكيميائية النوعية للتكوين لمختلف المواد، ويمكن من خلال الرجوع إليها حساب حرارة التفاعل المطلوبة. على سبيل المثال، بالنسبة للتفاعل CO(g) + H2O(g) == CO2(g) + H2(g)، فإن قيمة △rHmθ عند درجة حرارة 298 كلفن وتحت الضغط القياسي هي كالتالي: △fHmθ = -110.53 كجول/مول، △fHmθ = -241.82 كجول/مول، △fHmθ = -393.51 كجول/مول، و△fHmθ = 0. إذًا، △rHmθ = ΣBVB△fHmθ(B) = (-393.51*1 + 0*1 + (-110.53)*(-1) + 241.82*(-1)) كجول/مول = -41.16 كجول/مول. وبالتالي، فإن طاقة التفاعل تساوي -41.16 كجول/مول. ٨. يتم الحساب بناءً على الطاقة الحرارية للاحتراق المولية القياسية للمواد المتفاعلة والمنتجات. بالنسبة للعديد من المركبات العضوية، فإن تصنيعها مباشرةً من المواد الأولية أمر صعب، لكن معظم المركبات العضوية يمكن أن تحترق، ولذلك فإن الحصول على الطاقة الحرارية للاحتراق المولية القياسية أمر أسهل. بالنسبة للتفاعل في حالة معينة “0=ΣBVBRB”， فإن طاقة التفاعل تساوي أيضًا △rHmθ = - ΣBVB△cHmθ(B) (كما هو موضح في الرسم)، ويمكن إثبات ذلك باستخدام قانون جايس وتعريف الطاقة الحرارية للاحتراق المولية القياسية. أي أن حرارة التفاعل تساوي القيمة المعاكسة للمجموع الجبري لحاصل ضرب الطاقة الحرارية القياسية للاحتراق المولية لجميع المواد المشاركة في التفاعل في تلك الحالة، في معاملاتها الكيميائية في المعادلة الكيميائية. على سبيل المثال، بالنسبة للتفاعل في الظروف القياسية: CH3CHO (سائل) + H2 (غاز) == C2H5OH (سائل)، فإن قيمة △rHmθ تساوي -1166.37 كجول/مول، وقيمة △cHmθ تساوي -285.84 كجول/مول، وقيمة △cHmθ تساوي أيضًا -1366.83 كجول/مول. إذن، فإن قيمة △rHmθ تساوي -ΣBVB△cHmθ(B)، وهي تساوي -(-1366.83*1 + (-1166.37)*(-1) + (-285.84)*(-1)) كجول/مول، أي -85.38 كجول/مول. إذًا، فإن طاقة التفاعل تساوي -85.38 كجول/مول. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحديد الطاقة الكيميائية القياسية للتكوين لكل من المواد المتفاعلة والمنتجات، استنادًا إلى الطاقة الحرارية القياسية للاحتراق لكل منها، بالإضافة إلى معادلات الاحتراق الخاصة بها. كما يمكن حساب الطاقة الحرارية الناتجة عن التفاعل بشكل غير مباشر أيضًا. عوامل التأثير على حرارة التفاعل: العوامل الداخلية: تتعلق بطاقة التكوين لمواد التفاعل الكيميائي وطاقة التكوين للمنتجات. العوامل الخارجية: تتعلق بدرجة الحرارة والضغط أثناء التفاعل.
6. الحساب وفقًا لقانون جايس: قانون جايس ينص على أن حرارة التفاعل الكيميائي تظل كما هي، سواء تم التفاعل في خطوة واحدة أو عبر عدة خطوات ； وبمعنى آخر، فإن حرارة التفاعل الكيميائي تعتمد فقط على الحالة الأولية والحالة النهائية للتفاعل، ولا علاقة لها بمسار التفاعل نفسه. أي أنه إذا كان بالإمكان إجراء تفاعل ما على عدة خطوات، فإن مجموع حرارة التفاعل في كل خطوة يساوي حرارة التفاعل عند إتمامه في خطوة واحدة. 7. يتم حساب الطاقة الحرارية للتفاعل، عند درجة حرارة معينة وتحت ضغط قياسي، باستخدام الطاقات الحرارية الكيميائية القياسية للمواد المتفاعلة والمنتجات. ويتم ذلك باستخدام المعادلة التالية: “0 = ΣBVBRB”. في هذه المعادلة، تكون معاملات المواد المتفاعلة سالبة، أما VB فهو العدد الكيميائي للمادة RB سواء كانت متفاعلة أو منتجًا، وΣB تشير إلى جمع قيم جميع المواد. وبالتالي، فإن الطاقة الحرارية للتفاعل ΔrHmθ تساوي ΣBVBΔfHmθ(B) (كما هو موضح في الشكل). يمثل θ الضغط القياسي، وهو 1*10^5 باسكال. في الواقع، لا يتم كتابة هذه الرمز على شكل “سيتا”، بل هو عبارة عن دائرة بها خط أفقي في المنتصف، وهو أكثر سمكًا قليلاً من رمز “سيتا”. “يُشير “m” إلى كل مول من المادة المتفاعلة)، أي أن حرارة التفاعل تساوي المجموع الجبري لحاصل ضرب الطاقة الكيميائية القياسية لكل المواد المشاركة في التفاعل في هذه الحالة، في المعاملات الكيميائية الخاصة بها في المعادلة الكيميائية. يمكن إثبات ذلك باستخدام قانون جايس وتعريف الطاقة الحرارية النوعية للتكوين، انظر تفاصيل الطاقة الحرارية النوعية للتكوين. تحتوي بعض الكتب المرجعية على قيم الطاقة الكيميائية النوعية للتكوين لمختلف المواد، ويمكن من خلال الرجوع إليها حساب حرارة التفاعل المطلوبة. على سبيل المثال، بالنسبة للتفاعل CO(g) + H2O(g) == CO2(g) + H2(g)، فإن قيمة △rHmθ عند درجة حرارة 298 كلفن وتحت الضغط القياسي هي كالتالي: △fHmθ = -110.53 كجول/مول، △fHmθ = -241.82 كجول/مول، △fHmθ = -393.51 كجول/مول، و△fHmθ = 0. إذًا، △rHmθ = ΣBVB△fHmθ(B) = (-393.51*1 + 0*1 + (-110.53)*(-1) + 241.82*(-1)) كجول/مول = -41.16 كجول/مول. وبالتالي، فإن طاقة التفاعل تساوي -41.16 كجول/مول. ٨. يتم الحساب بناءً على الطاقة الحرارية للاحتراق المولية القياسية للمواد المتفاعلة والمنتجات. بالنسبة للعديد من المركبات العضوية، فإن تصنيعها مباشرةً من المواد الأولية أمر صعب، لكن معظم المركبات العضوية يمكن أن تحترق، ولذلك فإن الحصول على الطاقة الحرارية للاحتراق المولية القياسية أمر أسهل. بالنسبة للتفاعل في حالة معينة “0=ΣBVBRB”， فإن طاقة التفاعل تساوي أيضًا △rHmθ = - ΣBVB△cHmθ(B) (كما هو موضح في الرسم)، ويمكن إثبات ذلك باستخدام قانون جايس وتعريف الطاقة الحرارية للاحتراق المولية القياسية. أي أن حرارة التفاعل تساوي القيمة المعاكسة للمجموع الجبري لحاصل ضرب الطاقة الحرارية القياسية للاحتراق المولية لجميع المواد المشاركة في التفاعل في تلك الحالة، في معاملاتها الكيميائية في المعادلة الكيميائية. على سبيل المثال، بالنسبة للتفاعل في الظروف القياسية: CH3CHO (سائل) + H2 (غاز) == C2H5OH (سائل)، فإن قيمة △rHmθ تساوي -1166.37 كجول/مول، وقيمة △cHmθ تساوي -285.84 كجول/مول، وقيمة △cHmθ تساوي أيضًا -1366.83 كجول/مول. إذن، فإن قيمة △rHmθ تساوي -ΣBVB△cHmθ(B)، وهي تساوي -(-1366.83*1 + (-1166.37)*(-1) + (-285.84)*(-1)) كجول/مول، أي -85.38 كجول/مول. إذًا، فإن طاقة التفاعل تساوي -85.38 كجول/مول. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحديد الطاقة الكيميائية القياسية للتكوين لكل من المواد المتفاعلة والمنتجات، استنادًا إلى الطاقة الحرارية القياسية للاحتراق لكل منها، بالإضافة إلى معادلات الاحتراق الخاصة بها. كما يمكن حساب الطاقة الحرارية الناتجة عن التفاعل بشكل غير مباشر أيضًا. عوامل التأثير على حرارة التفاعل: العوامل الداخلية: تتعلق بطاقة التكوين لمواد التفاعل الكيميائي وطاقة التكوين للمنتجات. العوامل الخارجية: تتعلق بدرجة الحرارة والضغط أثناء التفاعل.
الطريقة المذكورة في الطابق الرابع شاملة للغاية
لقد سأل صاحب المنشور نفسه وأجاب على سؤاله بنفسه~:o سأتعلم قليلاً