الطاقة في التفاعلات الكيميائية

الطاقة في التفاعلات الكيميائية 

الطاقة في التفاعلات الكيميائية موضوع  كمال دوليب  للصف العاشر

الطاقة في التفاعلات الكيميائية 

المقدمة :-

يصاحب العديد من الظواهر الطبيعية والعمليات المتغايرة إصدار طاقة بأشكال متنوعة كالحرارة الناتجة من المقذوفات البركانية المتدفقة، والضوء والحرارة الناجمين عن أشعة الشمس، والكهرباء الناتجة من البطارية الجافة أو بطارية العربة. وهناك عمليات يرافقها امتصاص الطاقة كانصهار الثلج والتحليل الكهربائي لمحاليل أو مصاهير المواد الأيونية. ويطلق على فرع الكيمياء الذي يتعلّق بتغيرات الطاقة التي تصحب التفاعلات الكيميائية " الكيمياء الحرارية " ( Thermochemistry ). 

يؤدي التبدل الفيزيائي أو الكيميائي إلى تغيّر في طبيعة المادة أو في تركيبها ( مثل تبّخر الماء أو احتراق الكربون ) ويؤدي هذا بالضرورة إلى تحويل في الطاقات المختزنة ( الكامنة ) في تلك المادة، وتبعا لقانون استظهار الطاقة ينطلق الفرق في الطاقات أو يمتص بصورة ما. ومن الممكن تقسيم التفاعلات الكيميائية من حيث تبدل الطاقة المصاحبة لها إلى: تفاعلات ماصة للطاقة وتفاعلات طاردة للطاقة . 

ولتمييز تلك التفاعلات الكيميائية يتم توضيح الطاقة في معادلاتها الكيميائية :-

كتفاعل طارد للطاقة 

الطاقة فى التفاعلات الكيميائية T25

وكتفاعل ماص للطاقة 

الطاقة فى التفاعلات الكيميائية T26

وحتى يمكننا استيعاب الفرق ما بين النوعين من التفاعلات الطاردة والماصة للطاقة, علينا أن نتذكر أن الجزيئات قد لديها نوعين من أشكال الطاقة وهي : طاقة ناتجة عن الحركة بانواعها ( الاهتزازية والدوارانية والانتقالية ) وطاقة الحال . طاقة الحال أو الكامنة مرجعها الموقع والتركيب. فهي مخزنة في الروابط المتواجدة داخل السيارات أو بين جزئ وجزئ أو بين الذرات في العنصر أو في الذرات ذاتها. 

الطاقة فى التفاعلات الكيميائية Uploader

فمثلا هناك نوعين من الروابط وضح بين الذرات في HCl

H----Cl........H----Cl.......H----Cl

لاحظ بأننا نعبّر عن الترابط الجزيئي بالنقط (......) و الروابط بين الذرات بالشرط ----- 

وفي ذلك المركب فإن الروابط بين الذرات هي التساهمية ( المشتركة ) والترابط الجزيئي هي الترابط القطبي تكون هي مستودعات الطاقة في المركب .. 

ومثال آخر .. لتواجد الطاقة في السيارات وفق تركيبها 

لتحضير عنصر الصوديوم من كلوريد الصوديوم, علينا صهره أولا لتكون أيوناته حرة الحركة, ثم امرار تيار كهربائي التي توّهرب الشدة الضرورية لارجاع الإلكترون لأيون الصوديوم الموجب فتصبح ذرة صوديوم متعادلة. تلك العملية احتاجت طاقة . والسؤال .. ماذا وقع لطاقة الحال في ذرة الصوديوم ؟

والجواب .. 

أن قسم من طاقة الكهرباء التي تم استعمالها لتحضير الصوديوم في عملية الفحص الكهربائي لكلوريد الصوديوم قد تم تخزينها في ذرة الصوديوم كطاقة وضع. فعندما كان الصوديوم أيون إيجابي ويرتبط مع أيون الكلوريد سالب الشحنة كانت طاقة وضعه أدنى ما يكون . ولكن مع خاصية الصوديوم في ميله لفقد الإلكترونات وشدة ارتباطه بالأيونات السالبة عندما يكون أيونا .. فالصوديوم كذرة سيعتبر كمسدس مستعد للانطلاق أو زنبرك مضغوط!

إذن .. 

فإن مجموع كل من طاقة ناتجة عن الحركة وطاقة الحال للمواد تسمى المحتوى الحرارى enthalpy

العودة الى أعلى الصفحة اذهب الى الأدنى

التّفاعل الكيميائيّ تعرف التّفاعلات الكيميائيّة بأنّها وضعية تكسير روابط المواد المتفاعلة بهدف إصدار روابط حديثة، بحيث يؤدّي هذا إلى تكوين مواد حديثة ناتجة لا تتشابه في صفاتها عن صفات المواد الأصليّة المتفاعلة مع بعضها القلة، ويشمل ذلك الاختلاف في الصّفات اختلافاً في الصّفات الفيزيائيّة والصّفات الكيميائيّة.

الطاقة في التفاعلات الكيميائية 

علم الديناميكا الحرارية

علم الديناميكا الحرارية : هي العلم الذي يختص بدراسة تغيرات الطاقة المصاحبة للعمليات الكيميائية والطبيعية.

الطاقة .

الطاقة : هي القدرة على بذل شغل أو أحداث تغيير.

نظام Si

هو النظام العالمي للوحدات.

الجول :

هو كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 جم من الماء المقطر درجة مئوية.

القانون الأول للديناميكا الحرارية(قانون بقاء الطاقة)

(قانون بقاء الطاقة):الطاقة لا تفني و لا تستحدث من العدم ضمن قدرة الإنسان.

الطاقة الكيميائية:

الطاقة المخزونة داخليا في المادة

الكيلو جول :

هو كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 كجم من الماء المقطر رجة مئوية.

السعر

ا هو كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة ا جم من الماء المقطر 1 درجة مئوية.

الكيلو سعر

هو كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 كجم من الماء المقطر مـن 1 درجة مئوية.

المادة .

هي كل ما يشغل حيز في الفراغ وله وزن أو كتلة.

التغيرات الفيزيائية : (الطبيعية)

هي التغيرات التي تتحول فيها المادة من حالة إلى أخرى ولا تتكسر فيها الروابط ولا تتكون روابط جديدة ولا تتكون مادة جديدة و لا يتغير فيها التركيب الكيميائي للمادة

تغيرات الكيميائية

هي التغيرات التي تتكسر فيها روابط المواد وتتكون روابط جديدة وتتكون مادة جديدة و يتغير تركيبها الكيميائي.

التسامي

هو تحول المادة من حالة الصلابة إلى الحالة الغازية دون المرور بحالة السيولة

درجة الإنصهار

هي تحول المادة من حالة الصلابة إلى حالة السيولة.

درجة الغليان .

هي تحول المادة من حالة السيولة إلى الحالة الغازية.

درجة حرارة التجمد

هي كمية الحرارة اللازمة لتحول المادة من حالة السيولة إلى حالة الصلابة

حرارة التكثيف

هي كمية الحرارة اللازمة لتحويل المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة

الطاقة في التفاعلات الكيميائية

الطاقة في التفاعلات الكيميائية : عند حدوث التفاعل الحراري.

المحتوى الحراري

هو كمية الحرارة المخزونة في مول واحد من المادة.

الطاقة الكيميائية في الذر ة

هي الطاقة الناتجة من قوة جذب النواه للإلكترونات والطاقة الناتجة من حركة الإلكترون حول النواه.

طاقة الوضع : (الطاقة الكامنة)

هي الطاقة الناتجة من قوة جذب النواة للإلكترونات

طاقة الحركة : هي الطاقة الناتجة من حركة الإلكترونات حول النواة.

طاقة الحركة : هي الطاقة الناتجة من حركة الإلكترونات حول النواة.

طاقة الرابطة في الذرة

الطاقة الناتجة من حركة الإلكترون حول النواة وقوة جذب النواة للإلكترون

طاقة المستوى

طاقة المستوى : هي مجموع طاقة الوضع وطاقة الحركة

طاقة الرابطة في الجزئي .

هي الطاقة الناتجة من ارتباط ذرات العناصر المختلفة داخل الجزئي.

طاقة الترابط بين الجزئيات

طاقة الترابط بين الجزئيات : هي الطاقة الناتجة من ارتباط جزئيات المادة الواحدة مع بعض.

طاقة الترابط الأيوني

طاقة الترابط الأيوني : هي الطاقة الناتجة من انتقال الكترونات الفلزات إلى اللافلزات.

طاقة الترابط الإسهامي

هي الطاقة الناتجة من مشاركة الذرات مع بعض في إلكترونات المدار الخارجي.

التغير في المحتوى الحراري:

:هو الفرق في المحتوى الحراري بين المواد الناتجة والمواد المتفاعلة.

التفاعل الطارد للحرارة

هي التفاعلات التي يصحبها انطلاق حرارة إلى البيئة المحيطة

التفاعل الكيميائي .

هي التفاعلات التي يتم فيها تكسير روابط المواد المتفاعلة وتكوين روابط جديدة في المواد الناتجة.

طاقة الرابطة .

هي الطاقة اللامة لكسر الرابطة في مول واحد من الجزئي

حرارة التعادل

هي كمية الحرارة الناتجة عندما يتفاعل مول واحد من ايونات الهيدروجين مع مول واحد من ايونات الهيدروكسيد في محلول مخفف

حرارة الترسيب .

هي كمية الحرارة اللازمة لترسيب واحد مول من المادة ترسيب كامل.

حرارة الاحتراق

هي كمية الحرارة الناتجة من احتراف ا مول من الوقود في كمية كافية من الأكسجين.

حرارة التكوين (التشكل)

هي كمية الحرارة الناتجة من تكوين 1 مول من المركب من عناصره الأولية في الظروف القياسية

الاحتراق

عملية تأكسد سريعة تتم في وجود الأكسجين الهواء الجوي حتى تصل المادة مرحلة الاشتعال.

الاحتراق التام.

هو احتراق عناصر المادة في كمية كافية من الأكسجين.

الاحتراق غير التام

هو احتراق بعض عناصر المادة في كمية محدودة من الأكسجين.

الوقود.

الوقود: هو أي مادة تشتعل في وجود الأكسجين.

االمعادلة الحرارية

لمعادلة الحرارية : هي المعادلة التي توضح المواد المتفاعلة والمواد الناتجة عند حدوث التفاعل ، مع ثبات التغير في المحتوى الحراري

حرارة التفاعل .

هي كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة عند حدوث التفاعل الكيميائي.

الحالة القياسية

هي الحالة التي تكون فيها المادة في أكثر حالات الاستقرار عند درجة حرارة 25ْم وتحت ضغط 1 جو.

القيمة السعرية

القيمة السعرية : هو كمية الحرارة الناتجة من احتراق 1 جم من الوقود في وجود الأكسجين.

تغيرات الطاقة في التفاعلات الكيميائية

طاقة التنشيط في التفاعلات الكيميائية

طاقة التفاعلات الكيميائية

الطاقة والتفاعلات الكيميائية

الطاقة في التفاعلات الكيميائية

تعريف المصطلحات العلمية الواردة في الباب (تحفظ) :-

❁ التفاعل الكيميائي : هو العملية التي يتم فيها تصادم الدقائق الكيميائية للمتفاعلات لانتاج مواد جديدة

❁علم الديناميكا الحرارية :- هو العلم الذي يدرس تغيرات الطاقة المصاحبة للعمليات الكيميائية والطبيعية والعلاقة بين اشكال الطاقة المختلفة في المادة

❁الطاقة : هي قدرة الجسم على بذل شغل أو إحداث تغير.

❁ الكيمياء الحرارية : هي فرع من فروع الديناميكا الحرارية يهتم بدراسة التغيرات الحرارية المصاحبة للتفاعلات الكيميائية

❁ الطاقة الكيميائية : هي الطاقة المخزونة في المواد وتظهر عند تحول المادة من شكل الى آخر

❁ الجول : هو كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء المقطر 1 درجة مئوية

4.18

❁ الكيلوسعر :- هو كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة واحد كيلوجرام من المادة درجة مئوية واحدة.

❁ المحتوى الحراري :- هو مجموع الطاقة المخزونة في مول واحد من المادة ، ويرمز له بالرمز (H)

❁ التغير في المحتوى الحراري (الانثالبي) :

هو الفرق في المحتوى الحراري بين المواد المتفاعلة والمواد الناتجة ورمزه (دلتا H )

❁ طاقة الرابطة : هي الطاقة اللازمة لكسر الرابطة (الروابط) الموجودة في مول واحد من المادة.

❁ طاقة وضع الاكترون : هي الطاقة الناتجة من قوة جذب النواة للالكترون

❁ طاقة حركة الالكترون : هي الطاقة الناتجة من حركة دوران الالكترون السريعة جدا حول النواة 

❁ طاقة المستوى (طاقة الرابطة في الذرة)

هي المجموع الجبري لطاقة وضع الالكترون وطاقة حركة الالكترون

❁ طاقة الرابطة في الجزيئ : هي الطاقة الناتجة من ترابط الذرات مع بعضها البعض داخل جزيئ العنصر او جزيئ المركب

❁طاقة الترابط بين الجزيئات: هي الطاقة الناتجة من قوة تجاذب جزيئات المادة مع بعضها البعض 

❁ حرارة التفاعل الكيميائي : هي كمية الحرارة المنطلقة او الممتصة عند تفاعل عدد معين من المولات في تفاعل كيميائي تفاعلا تاما عند الظروف القياسية 

❁ التفاعل الطارد للحرارة : هي تفاعلات يصاحبها انطلاق حرارة إلى البيئة.

مثال بمعادلة : C + O2 – 383.7KJ → CO2

❁التفاعل الماص للحرارة : هي تفاعلات يصاحبها امتصاص حرارة من البيئة .

مثال بمعادلة : H2 + I2 + 51.9KJ → 2HI

❁ حرارة التعادل : هي كمية الحرارة الناتجة من تعادل مول أيونات H+ مع مول أيونا ت OH- في محلول مخفف لحمض وقاعدة

❁ حرارة الاحتراق :

هي كمية الحرارة الناتجة من احتراق مول واحد من المادة حرقاً تاماً في وفرة من الأكسجين.

❁ حرارة التكوين : هي كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة عند تكوين مول واحد لمركب من عناصره الأولية عندما تكون العناصر في الحالة القياسية.

❁ القيمة السعرية : هي كمية الحرارة الناتجة من حرق جرام واحد من الوقود .

❁ الوقود : هو أي مادة تتفاعل مع الأكسجين وتطلق حرارة.

❁الحالة القياسية : هي الحالة التي تكون فيها المادة في أكثر حالات استقرارها عند درجة 25 ْ م (298 ْمطلقة) تحت ضغط واحد جو (76سم3 / زئبق)

❁التغيرات الفيزيائية الطبيعية : هي تغيرات تحافظ فيها المادة على تركيبها الكيميائي ولا تنكسر فيها الروابط ولا تنتج مادة جديدة ولكنها تتحول من شكل إلى آخر .

❁ التغيرات الكيميائية :

هي تغيرات لا تحافظ فيها المادة على تركيبها الكيميائي وتنكسر فيها الروابط وتنتج مادة جديدة تختلف عن مكوناتها.