أحدث الموضوعات

حرارة التكوين Heat of Formation + مسائل محلولة

.

حرارة التفاعل Heat of reaction

(1) حرارة التفاعل ھي "محصلة تغیرات الطاقة الناتجة عن تحطیم وتكوین الروابط الكیمیائیة".

(2) حرارة التفاعل هي "كمیة الحرارة التي تنطلق أو تمتص عندما یتفاعل عدد من الجزیئات مع بعضھا لینتھي التفاعل بالنواتج".

(3) حرارة التفاعل = الفرق بین حرارة المواد المتفاعلة  ΔHreactant وحرارة المواد الناتجة  ΔHproudct

** وقد یكون ھذا التغیر الحراري مصاحباً لعملیة تكوین مادة من عناصرھا الأولیة، وفي ھذه الحالة یسمى ذلك التغیر الحراري "حرارة التكوین". أو یكون ھذا التغیر الحراري مصاحباً لعملیة احتراق مادة ما فیسمى "حرارة الإحتراق"، أو یكون مصاحباً لعملیة تعادل بین حمض وقاعدة، فیسمى " حرارة التعادل"، ... وھكذا.

وفي هذا الدرس سوف نتناول نوع واحد فقط من هذه الأنواع وهو حرارة التكوين على أن نستكمل باقى الأنواع في الدروس القادمة.

تعريف حرارة التكوين  Heat of Formation

** تعرف حرارة التكوين ΔHFo بأنھا حرارة التفاعل أو التغیر في الإنثالبي (المنطلقة أو الممتصة) عندما یتكون مول واحد من مادة ما من عناصرها الأولية وھي في حالتھا القیاسیة.

** وحدة قياس حرارة التكوين:  kJ/mol

** ولقد اتفق أن قیم لجمیع العناصر في حالتھا القیاسیة تساوي صفراً


** أمتلة توضيحية :

(1) الأكسجين یوجد على ثلاثة أشكال :
الأكسجين الذري (O) ، والأكسجين الجزيئي (O2) ، الأوزون (O3)
ويعتبر الأكسجين (O2) الأكثر استقراراً عند (298K) وضغط جوي واحد (1 atm) وبالتالي فإن:
(2) الكربون یوجد على شكلین:
جرافيت (graphite) وألماس (diamond) ویعتبر الجرافیت الأكثر استقراراً عند (298 K) وضغط جوي واحد ، وهذا يعني:

شروط كتابة معادلة التكوين

(1) المادة الناتجة ھي فقط مول من المادة المراد إیجاد حرارة التكوین لھا.

(2) المواد المتفاعلة ھي العناصر المكونة للمادة المراد إیجاد حرارة التكوین لھا. بشرط أن تكون ھذه العناصر في الحالة القیاسیة.
فمثلاً لا یمكن استخدام التفاعل التالي لحساب حرارة التكوین لـــ CO
وذلك لأن الكربون في حالته الطبیعیة یكون في حالة صلبة ولیست غازیة.

أمثلة توضيحية
(1) حرارة التكوین لكلورید الھیدروجین HCl

(2) حرارة التكوین للماء H2O

(3) حرارة التكوین لأكسید الكربون CO

(4) حرارة التكوین لثاني أكسید الكربون CO2

(5) حرارة التكوین لكبریتید الحدید FeS II

(6) حرارة التكوین للبروبان C3H8

(7) حرارة تكوین النشادر (الأمونیا) NH3

(8) حرارة التكوین لكبریتات النحاس CuSO4

جدول حرارة التكوين القياسية  ΔHFo للعناصر والأيونات والمركبات

ملاحظات على جدول حرارت التكوين السابق:

(1) حرارة تكوین العناصر النقیة تساوي صفراً عند كل درجات الحرارة مثل:
(Cu(s), N2(g), Fe(s), Na(s), Cl2(g), Hg(L

(2) معظم حرارة التكوين سالبة وهذا يعني أن تكوين المركب من عناصره الأولية في الغالب طارد للحرارة.

(3) المركبات التي يصاحب تكوينها طرد للحرارة تكون أكثر استقراراً (علل) وذلك لأن المحتوي الحراري للمركب الناتج أقل من مجموع المحتويات الحرارية للعناصر الداخلة في تركيبه كما في CH3OH , CH4  ، .......

(4) كلما زادت الطاقة المنطلقة زاد ثبات المركب الناتج (یصعب تفكیكه):
كلما زادت الطاقة الممتصة كلما قل ثبات المركب (سھل تفكیكه):


حساب حرارة التكوين القياسية

مثال (1): لديك التفاعل التالي:
وفيه حرارة التفاعل القياسية ΔHo (التغير في الإنثالبي القياسي) یساوي مجموع حرارات التكوین القیاسیة لجمیع المواد الناتجة مطروحاً منه مجموع حرارات التكوین القیاسیة لجمیع المواد المتفاعلة، أي:
حيث:
P تعني Products أي النواتج 
R  تعني Reactants أي المتفاعلات .
ΔHo : حرارة التفاعل
np= عدد المولات لأى مادة ناتجة 
nR = عدد مولات لأى مادة متفاعلة .
)pΔHFo) = حرارة التكوین لمول واحد من المادة الناتجة
)RΔHFo) = حرارة التكوین لمول واحد من المادة المتفاعلة

وبالتالي فإنه للتفاعل:
یمكن حساب حرارة التفاعل أو حرارة التكوین لأي مادة متفاعلة كما یلي :
وھذا یعني أن حرارة التفاعل القیاسیة ΔHο تساوي حرارة التكوین القیاسیة للمركب CO2(g)

مثال(2): احسب حرارة التفاعل ΔHo التالي: 
علماً بأن أنثالبى التكوين:

الحل:

بتطبیق العلاقة على التفاعل:

مثال(3): عند تكون 1 g من CH4 من عناصره الأولية عند الظروف القياسية ينطلق 4.675KJ فاحسب حرارة التكوين القياسية للميثان بوحدة KJ :
(علماً بأن الكتل الذرية : H =1 , C =12)

الحل:
حینما یطلب في المسألة حساب حرارة التكوین القیاسیة فإنه یعني حرارة التكوین الناشئة من تفاعل مول واحد من المادة. وفي المسألة أعطینا حرارة التكوین لـ 1 g من الميثان ، وبالتالي نحولها إلى مولات:
وبالتالي:

مثال(4): إذا علمت أن طاقة تكوین كلورید الصودیوم تساوي (-413 kJ/mol) فاحسب الطاقة المنطلقة عند تكوين 20 g من NaCl :
(علماً بأن الكتل الذرية : Na =23 , Cl =35.5)

الحل:

نحسب مولات 20 g من NaCl:
وبالتالي فإن:



مثال (5): احسب طاقة التفاعل التالي :
علماً بأن طاقة التكوین بوحدة KJ كما يلي:

الحل:

مثال (6): احسب طاقة التفاعل التالي :
علماً بأن طاقة التكوین بوحدة KJ كما يلي:

الجواب النهائي: - 881 KJ

مثال (7): لديك التفاعل التالي:
احسب طاقة التفاعل علماً بأن طاقة تكوين Al2O3 تساوي (-1676 KJ) وطاقة تكوين Fe2O3 تساوي (-822.7 KJ)

الجواب النهائي: - 853.7 KJ

مثال (8): حسب المعادلة التالیة:
علماً بأن طاقة التكوین بوحدة kJ/mol كما یلي:
(ا) أحسب طاقة التفاعل
(ب) أكتب المعادلة الكيميائية الحرارية
(ج) أحسب طاقة احتراق مول واحد من C2H6

الجواب النهائي:

(أ) طاقة التفاعل = -3121 KJ
(ب) المعادلة الكيميائية الحرارية:
(ج) طاقة احتراق مول واحد من C2H6 = ΔH = - 1560.5 kJ

مثال (9): حسب المعادلة التالية:
احسب طاقة تكوين C12H22O11 علماً بأن طاقة تكوين الماء تساوي (-286 KJ/mol) ولثاني أكسيد الكربون تساوي (-393.5 KJ)

الجواب النهائي: - 2229.64 KJ

المراجع
 - أسس الكيمياء العامة والفيزيائية- الجزء الأول.عمر بن عبد الله الهزازي ، قسم الكيمياء- كلية العلوم – جامعة أم القرى – المملكة العربية السعودية

.

ليست هناك تعليقات