1-4 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 حساب التغير في المحتوى الحراري

المفاهيم الأساسية

قانون هس: حرارة التفاعل أو التغير في المحتوى الحراري تتوقف على طبيعة المواد الداخلة والمواد الناتجة، وليس على الخطوات أو المسار الذي يتم فيه التفاعل.

حرارة التكوين القياسية: (مذكور كمصطلح جديد، التعريف غير موجود صراحة في النص).

خريطة المفاهيم

```markmap

الحرارة المنطلقة من تفاعلات الاحتراق

مثال 1-4: احتراق الجلوكوز

المعطيات

• كتلة الجلوكوز: 54.0 g C₆H₁₂O₆
• ΔHcomb = -2808 kJ/mol

خطوات الحل

تحويل الكتلة إلى مولات

- الكتلة المولية للجلوكوز: 180.18 g/mol

- 54.0 g × (1 mol / 180.18 g) = 0.300 mol

حساب الحرارة المنطلقة (q)

- q = عدد المولات × ΔHcomb

- 0.300 mol × 2808 kJ/mol = 842 kJ

تقويم الإجابة

• الطاقة الناتجة (842 kJ) أقل من ثلث ΔHcomb (-2808 kJ) كما هو متوقع

الربط مع علم الأحياء

• تنطلق 2808 kJ عند احتراق 1 mol جلوكوز في المسعر
• تطلق الكمية نفسها في التنفس الخلوي داخل الجسم
• تنتج الطاقة الكيميائية في صورة روابط جزيئات ATP

تفاعلات احتراق أخرى

احتراق الميثان

• المعادلة: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l) + 891 kJ
• الطاقة المنطلقة: 891 kJ/mol

احتراق الأوكتان (الجازولين)

• المعادلة: C₈H₁₈(l) + 25/2 O₂(g) → 8CO₂(g) + 9H₂O(l) + 5471 kJ
• الطاقة المنطلقة: 5471 kJ/mol

احتراق الهيدروجين

• المعادلة: H₂(g) + 1/2 O₂(g) → H₂O(l) + 286 kJ
• الطاقة المنطلقة: 286 kJ/mol

الخلاصة

المعادلة الكيميائية الحرارية

• تبين الحالات الطبيعية للمواد
• تبين التغير في المحتوى الحراري (ΔH)

حرارة التبخر المولارية (ΔHvap)

• الطاقة اللازمة لتبخر مول واحد من السائل

حرارة الانصهار المولارية (ΔHfus)

• الحرارة اللازمة لصهر مول واحد من المادة الصلبة

حساب التغير في المحتوى الحراري

أهداف الدرس

• تطبيق قانون هس لحساب ΔH
• توضيح حرارة التكوين القياسية
• حساب ΔH باستخدام المعادلات الكيميائية الحرارية
• حساب ΔH باستخدام حرارة التكوين القياسية

قانون هس

• التغير في المحتوى الحراري لا يعتمد على المسار
• يستخدم لحساب ΔH للتفاعلات التي يصعب قياسها معملياً
• مثال: تفاعل تكوين ثالث أكسيد الكبريت

- 2S(s) + 3O₂(g) → 2SO₃(g) ΔH = ?

التطبيقات

• تفاعلات بطيئة جداً (مثل تحول الألماس إلى جرافيت)
• تفاعلات تعطي نواتج غير مرغوبة في المختبر

الأشكال المتآصلة

• ظاهرة وجود أشكال مختلفة لعنصر ما في نفس الحالة الفيزيائية
• مثال: الجرافيت والألماس (صورتان متجاورتان)

```

نقاط مهمة

• يستخدم قانون هس لحساب ΔH للتفاعلات التي يصعب أو يستحيل قياسها معملياً.
• مثال على ذلك: تفاعل تكوين ثالث أكسيد الكبريت (SO₃) الذي يعطي في المختبر مخلوطاً من النواتج معظمها SO₂.
• تحول الألماس إلى جرافيت بطيء جداً لدرجة يستحيل معها قياس ΔH مباشرة.
• الأشكال المتآصلة هي أشكال مختلفة لنفس العنصر في نفس الحالة الفيزيائية (مثل الجرافيت والألماس).

الأهداف

تطبق قانون هس لحساب التغير في المحتوى الحراري لتفاعل ما.

توضح المقصود بحرارة التكوين القياسية.

تحسب التغير في المحتوى الحراري للتفاعل ΔH باستعمال المعادلات الكيميائية الحرارية.

تحسب التغير في المحتوى الحراري لتفاعل باستعمال حرارة التكوين القياسية. يبين الشكل 1-11 تغير الكربون في صورته المتأصلة (الجرافيت)، C (s) → الجرافيت (s)، ΔH للتفاعل.

يحدث هذا التفاعل ببطء شديد، مما يجعل من المستحيل أن نقيس التغير في محتواه الحراري. وهناك تفاعلات أخرى تحدث في ظروف يصعب إيجادها في المختبر، كما أن هناك تفاعلات تعطي نواتج غير النواتج المطلوبة منها، فيستعمل الكيميائيون طريقة نظرية لإيجاد ΔH لمثل هذه التفاعلات. لنفترض أنك تدرس تكوين أكسيد الكبريت في الجو، فعليك أن تحدد تفاعل.

2S(s) + 3O₂(g) → 2SO₃(g) ΔH = ?

لسوء الحظ، إن التجارب المختبرية التي تجرى لإنتاج ثالث أكسيد الكبريت لتحديد ΔH للتفاعل ينتج عنها مخلوط من النواتج، معظمها يتكون من ثاني أكسيد الكبريت SO₂. في الحالة يمكنه حساب ΔH باستعمال قانون هس للجمع الحراري، ينص قانون هس على أن حرارة التفاعل أو التغير في المحتوى الحراري تتوقف على طبيعة المواد الداخلة في التفاعل والمواد الناتجة منه، وليس على الخطوات أو المسار الذي يتم فيه التفاعل.

التواصل: ظاهرة وجود أشكال مختلفة لعنصر ما، بحيث تكون مختلفة عند الحالة الفيزيائية نفسها.

قانون هس حرارة التكوين القياسية

الشكل 1-11 إن التعبير الذي يقول إن "الألماس يبقى إلى الأبد diamonds are forever" يدل على أن عملية تحويل الألماس إلى جرافيت عملية بطيئة جداً حتى أنه من المستحيل أن نقيس عملية التغير في محتواه الحراري.

--- SECTION: 1-4 --- الأهداف تطبق قانون هس لحساب التغير في المحتوى الحراري لتفاعل ما. توضح المقصود بحرارة التكوين القياسية. تحسب التغير في المحتوى الحراري للتفاعل ΔH باستعمال المعادلات الكيميائية الحرارية. تحسب التغير في المحتوى الحراري لتفاعل باستعمال حرارة التكوين القياسية. يبين الشكل 1-11 تغير الكربون في صورته المتأصلة (الجرافيت)، C (s) → الجرافيت (s)، ΔH للتفاعل. يحدث هذا التفاعل ببطء شديد، مما يجعل من المستحيل أن نقيس التغير في محتواه الحراري. وهناك تفاعلات أخرى تحدث في ظروف يصعب إيجادها في المختبر، كما أن هناك تفاعلات تعطي نواتج غير النواتج المطلوبة منها، فيستعمل الكيميائيون طريقة نظرية لإيجاد ΔH لمثل هذه التفاعلات. لنفترض أنك تدرس تكوين أكسيد الكبريت في الجو، فعليك أن تحدد تفاعل. 2S(s) + 3O₂(g) → 2SO₃(g) ΔH = ? لسوء الحظ، إن التجارب المختبرية التي تجرى لإنتاج ثالث أكسيد الكبريت لتحديد ΔH للتفاعل ينتج عنها مخلوط من النواتج، معظمها يتكون من ثاني أكسيد الكبريت SO₂. في الحالة يمكنه حساب ΔH باستعمال قانون هس للجمع الحراري، ينص قانون هس على أن حرارة التفاعل أو التغير في المحتوى الحراري تتوقف على طبيعة المواد الداخلة في التفاعل والمواد الناتجة منه، وليس على الخطوات أو المسار الذي يتم فيه التفاعل. --- SECTION: مراجعة المفردات --- التواصل: ظاهرة وجود أشكال مختلفة لعنصر ما، بحيث تكون مختلفة عند الحالة الفيزيائية نفسها. --- SECTION: المفردات الجديدة --- قانون هس حرارة التكوين القياسية الشكل 1-11 إن التعبير الذي يقول إن "الألماس يبقى إلى الأبد diamonds are forever" يدل على أن عملية تحويل الألماس إلى جرافيت عملية بطيئة جداً حتى أنه من المستحيل أن نقيس عملية التغير في محتواه الحراري. --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: الشكل 1-11 Description: The left image shows a dark, irregular lump of material, likely graphite. The right image shows a clear, faceted diamond. Context: Illustrates the concept of allotropes (graphite and diamond) and the difficulty in measuring enthalpy change for slow transformations, referencing Hess's Law. **FIGURE**: الشكل 1-11 Description: The left image shows a dark, irregular lump of material, likely graphite. The right image shows a clear, faceted diamond. Context: Illustrates the concept of allotropes (graphite and diamond) and the difficulty in measuring enthalpy change for slow transformations, referencing Hess's Law.