التغيير في المحتوى الحراري
تساوي القيمة المكافئة لتغيير المحتوى الحراري تقريبًا الفرق بين الطاقة المستخدمة لكسر الروابط في تفاعل كيميائي والطاقة التي يتم الحصول عليها من تكوين روابط كيميائية جديدة في التفاعل .
يصف تغير الطاقة في نظام عند ضغط ثابت ΔH هو تغيير المحتوى الحراري عند ضغط ثابت ، ΔH يساوي الطاقة الداخلية للنظام المضافة إلى عمل حجم الضغط الذي يقوم به النظام على محيطه.
عرّف المحتوى الحراري والإنتروبيا
- أالمحتوى الحراري أو المحتوى الحراري
يساوي التغير في المحتوى الحراري للتفاعل تحت الضغط ، أي مقدار الطاقة المفقودة بواسطة A أثناء التفاعل ، ويفضل التفاعل عندما ينخفض المحتوى الحراري .
يوضح مقدار مقياس الاضطراب في النظام الديناميكي الحراري الذي يحدث تلقائيًا ، ويفترض أن الانتروبيا ستزداد للنظام الذي يخضع للعملية الكيميائية ، ويتم قياس كمية الطاقة بواسطة طاقة الجبس الحرارية في أي مادة كيميائية. تفاعل.
العلاقة بين المحتوى الحراري والإنتروبيا
من أجل تحديد العلاقة بين الأنتروبيا والمحتوى الحراري ، نحتاج إلى معرفة طاقة جيبس الحرة ، والتي تُستخدم لقياس كمية الطاقة الناتجة عن تفاعل كيميائي ، لأن التفاعلات الكيميائية تعتمد على درجات حرارة معينة لها – فهي ستنجح.
فشل البعض الآخر وقيم طاقة جيبس الحرة صالحة فقط عند 25 درجة مئوية وتساوي 298.15 كلفن ، ويتم تعريف G على أنه الفرق بين مجموع قيم الطاقة الحرة لتكوين المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل ΔG = منتجات المتفاعلات ΣΔG – G أو المبسطة ΔG = G – G موجبة ، وإذا كانت تلقائية ، تكون النتيجة سلبية.
وتجدر الإشارة إلى أن العفوية لا تعني بالضرورة أن التفاعل المعين يستمر بمعدل مرتفع ، فقد يستمر التفاعل التلقائي للتفاعل لفترة طويلة ، على سبيل المثال ما يحدث في صدأ المعادن.
بتطبيق المحتوى الحراري والإنتروبيا ، يمكننا تحديد العلاقة بين القيمتين ، وستنجح هذه المعادلة في حالة قياس درجة الحرارة بوحدة كلفن.
بإضافة 273.15 إلى درجة الحرارة المئوية وتحويل التفاعل إلى K \ KJ ، تعتبر القيمة المحسوبة لطاقة جيبس الحرة قيمة تقريبية ، خاصة وأن درجة الحرارة تتحرك من 25 درجة مئوية.
الكيمياء الحرارية
هو فرع من فروع الديناميكا الحرارية ، وهو دراسة الحرارة المنبعثة أو الممتصة التي تحدث نتيجة التفاعلات الكيميائية ، ويستخدم العديد من العلماء والمهندسين الكيمياء الحرارية حيث تكون التفاعلات الكيميائية مهمة جدًا في حياتنا. .
لفهم وشرح الكيمياء الحيوية والكيمياء الحرارية ، يستخدم المهندسون الكيميائيون أيضًا تصميم وإنشاء المصانع ،
تتضمن الكيمياء الحرارية تفاعلات لتحويل مجموعة من المواد تسمى المواد المتفاعلة إلى مجموعة أخرى من المواد تسمى المنتجات ، كما في التفاعل الكيميائي التالي:
المواد: الميثان CH4 ، الأكسجين الجزئي 02
المنتجات: ثاني أكسيد الكربون والماء السائل H2O
CH2 + 2O2 CO2 + 2H2O
تسمى هذه التفاعلات ، التي يتحد فيها ثاني أكسيد الكربون والأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء ، تفاعل الاحتراق لأن الغاز الطبيعي يحتوي على الميثان.
من المتوقع أن ينتج عن التفاعل إطلاق حرارة ، وتسمى هذه التفاعلات التي تنتج حرارة تفاعلات طاردة للحرارة ، وتسمى التفاعلات التي لا تنتج حرارة تفاعلات ماصة للحرارة.
تعتمد الحرارة المتضمنة في أي تفاعل كيميائي على عناصر الضغط والحرارة حتى يحدث التفاعل ، وفي التفاعلات الكيميائية التي يغطيها التفسير ، تحدث في ظروف قياسية حيث تكون درجة الحرارة 298 كلفن أو 24.85 درجة مئوية والضغط. من شريط واحد ، ويذكر أن كمية الحرارة المنبعثة من التفاعل تعتمد على المادة التي تدخل في التفاعل.
تعتمد الكيمياء الحرارية أيضًا على الحالة الفيزيائية للمادة المستخدمة في التفاعل ، فمثلاً الحرارة المنبعثة في المعادلة المذكورة كانت 890 كيلوجول ، ولكن عندما تشكل الماء في شكله الغازي.
الحرارة المنبعثة هي 802 كيلوجول فقط. في التفاعل الأول ، تم إطلاق الحرارة لكي يستمر التفاعل.
احسب التغير في المحتوى الحراري
أثناء أي تفاعل كيميائي ، يتم امتصاص الحرارة أو إطلاقها ، ويتم تبادل الحرارة ، المعروف باسم المحتوى الحراري للتفاعل ، بين التفاعل الكيميائي وبيئة هذا التفاعل ويُرمز إليه بالرمز H.
لم يتمكن العلماء من قياس المحتوى الحراري للتفاعل بشكل مباشر ، لذلك وجد العلماء التغير في درجة حرارة التفاعل بمرور الوقت ، والذي من خلاله يُقاس أيضًا التغير في المحتوى الحراري بمرور الوقت ويُشار إليه بالرمز H. استخدامه. ، تمكن العلماء من تحديد ما إذا كان التفاعل طاردًا للحرارة أو ماصًا للحرارة .
حل مشاكل المحتوى الحراري
- يتم تحديد المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل أولاً للحصول على H
- نحدد الكتلة الإجمالية للمواد المتفاعلة ، وإذا لم يتم العثور على الكتلة الفعلية ، فإننا نستخدم الكتلة المولية بدلاً من ذلك ، وهي الكتل الثابتة الموجودة في الجداول الدورية القياسية للعناصر الفردية ، وتوجد أيضًا في الموارد الكيميائية الأخرى. للجزيئات والمركبات ، ويمكن معرفة الكتلة الكلية بضرب الكتلة المولية للمادة الاصطناعية في عدد المولات المستخدمة.
- نجد الحرارة النوعية للمواد المتفاعلة ، حيث أن كل عنصر أو جزيء له قيمة حرارية محددة.
- نحدد فرق درجة الحرارة بعد التفاعل للحصول على تغير درجة الحرارة ثم قبل التفاعل وبعد التفاعل لطرح درجة حرارة التفاعل T1 من درجة الحرارة النهائية T2 ولحساب هذه القيمة نحتاج إلى درجة حرارة استخدام Kelvin K ، على سبيل المثال: لنفترض كان رد فعلنا الأول 185000 وتم تبريده إلى 95000 ، لذا احسب T =
T2 – T1 = 95 ك – 185 ك = -90 ك - نستخدم الصيغة H = MCSXT
بعد إيجاد كتلة المواد المتفاعلة M ، وإيجاد الحرارة النوعية M ، ومعرفة تغير درجة الحرارة T ، يمكننا إيجاد المحتوى الحراري للتفاعل عن طريق إدخال جميع القيم المعلنة للمعادلة الموضحة في الشرح والمخرجات المقدرة في الجول هو J. - نحدد ما إذا كان هذا الإجراء يكتسب أو يفقد الطاقة.
الأسباب الأكثر شيوعًا لحساب H للتفاعلات المختلفة هي تحديد ما إذا كان التفاعل طاردًا للحرارة أم ماصًا للحرارة.يمكن أن تؤدي الطاقة الطاردة للحرارة إلى انفجار إذا كان إطلاق الطاقة سريعًا وكبيرًا.
تقدير الحرارة
تتضمن جميع التفاعلات الكيميائية تكوين أو كسر الروابط بين الذرات ، لأنه أثناء التفاعل الكيميائي لا يمكن كسر أو تشكيل الطاقة.
من خلال هذا ، يمكن تقدير التغير الكلي في المحتوى الحراري عن طريق جمع طاقات الرابطة.
التفاعل 2 HF H2 + F2 في هذه الحالة الطاقة المطلوبة لفصل ذرات H في جزيء H2 هي 436 kJ / mol ، والطاقة المطلوبة لـ F2 هي 158 kJ / mol والطاقة المطلوبة HF من H و F = 568 kJ / mol مضروبًا في 2 النتيجة هي 2 X 568 = 1136 kJ / mol وإضافة كل هذه النتائج في -1136 + 158 + 436 = -542 kJ / hub.
