تغيرات الطاقة في التفاعلات الكيميائية شرح كامل للكتاب

[أسيرة القمر]

طاقات الربط ( للتفاعلات الكيميائية ):

عندما تحدث التغيرات الكيميائية فإن الروابط يعاد ترتيبها. تتكسّر الروابط في المواد المتفاعلة وتتكوّن روابط جديدة لتنتج المواد الناتجة.
انظر للتفاعل التالي
: C3H8 (l) + 5 O2 (g) ---> 3 CO2 (g) + 4 H2O (g).....1
فإن روابط البروبان والأكسجين يجب أن تنكسر لتعطي الفرصة لتشكّل روابط جديدة في النواتج ( ثاني أ***د الكربون والماء ) . حرارة التفاعل هي الفرق بين الطاقة اللازمة لكسر الروابط في المتفاعلات والطاقة المنطلقة من تكوين الروابط في المواد الناتجة.
طاقات الربط هذه تسمى معدل طاقة الروابط ويعيّن منها حرارة التفاعل وذلك من خلال تفحّص المواد المتفاعلة والناتجة لتحديد أي الروابط تم ت***رها أو تكوينها.

أمثلة :

1. انفصال ذرات الهيدروجين في جزيئه ( لتصبح ذرتا هيدروجين )



الطاقة اللازمة لت***ر الرابطة ما بين H-H هي 436.2 kJ

2. تم تعيين طاقة الربط في الرابطة C-H وذلك من خلال دراسة العديد من التفاعلات الهيدروكربونية مثل الغاز الميثان الذي تنكسر فيه الروابط ليعطي ذرات الكربون والهيدروجين.



وبما أن 4 روابط من C __ H يجب أن تنكسر فإنه يلزمها معدل طاقة = + 412.5 kJ
وباستخدام هذه الطريقة بتفحص التفاعلات الكيميائية , استطاع الكيميائيون تقدير الكثير من طاقات الربط للروابط المكسورة. وعند تكوّن الرابطة فإن طاقة الربط تكون بنفس المقدار إنما مختلفه بالإشارة. فمثلا عند تكوّن رابطة C __ H فإنها ستنطلق طاقة بمقدار - 412.5 kJ .
المعادلة الرياضية التي استخدمناها لحساب H∆ التفاعل سابقا :



أعد صياغتها مستخدما طاقات الربط لحساب H∆ التفاعل.. ثم قم بإجابة السؤال التالي :

بيّن وجه الشبه والاختلاف ما بين المعادلتين الرياضيتن لحساب H∆ لكل من طريقة حرارة التكوين وطاقات الربط ؟

الحل :



حسابات H∆ باستخدام طاقات الربط

لحساب H∆ باستخدام طاقات الربط بإمكاننا اتباع الخطوات التالية :
1. احسب عدد ونوع الروابط التي ستنكسر أثناء التفاعل والروابط التي ستتكون في المعادلة الموزونة . وهذا قد يضطرك لأن ترسم الجزئ لتتعرف أنواه الروابط الموجودة
2. اضرب عدد الروابط الموجودة بالجزئ بمعدل طاقة الربط
( بامكانك الحصول عليه من الجدول التالي الذي يمثل معدل طاقات الربط )



3. عوّض القيّم ي المعادلة الرياضية التالية لحساب H∆



مثال :

احسب الطاقة في تفاعل احتراق الميثان في جو من الكسجين لتكويّن غاز ثاني أكيد الكربون وبخار الماء, مستخدما طاقات الربط .
C3H8(g) + 5 O2(g) ----> 3 CO2 (g) + 4 H2O(g)

الحل : ( وبالاعتماد على جدول معدل طاقات الربط الذي في الأعلى )

1. يتم تحديد عدد ونوع الروابط التي ستنكسر في المتفاعلات وعدد ونوع الروابط التي ستتكوّن في النواتج.


تطبيقات على حرارة التفاعل باستخدام طاقات الربط

1. مقارنة ما بين الطريقتين :

تم إيجاد H∆ لنفس التفاعل باستخدام كل من حرارة التكوين وطاقات الربط .وكانت النتيجة



احسب % الاختلاف في القيم مستخدما المعادلة التالية :
حيث أن الطريقة 1 نعني بها طريقة حساب H∆ باستخدام حرارة التكوين
والطريقة 2 نعني بها طريقة حساب H∆ باستخدام طاقات الربط

الحل:

% الإختلاف = │الطريقة 1– الطريقة 2 │÷ معدل الطريقتين

% الإختلاف = 2044.5│ - 2054.0 │÷ 2049.25
% الإختلاف = 0.46 %

2. أكمل النشاط التالي للمقارنة بين حسابات H∆ باستخدام كل من حرارة التكوين وطاقات الربط

حرارة الاحتراق :

a. باستخدام طريقتي حرارة التكوين وطاقات الربط .. والاستعانة بالجداول التالية :





جد حرارة الاحتراق التام للمواد التالية . حرارة الاحتراق تعني أن كل مادة ستتحد مع الأكسجين O2 وستنتج غاز ثاني أ***د الكربون وبخار الماء.

Methane ( CH4(g ميثان
Methanol (CH3OH (l) ) ميثانول
Gasoline ( C8H18 (l) ) غازولين
Hydrogen ( H2 (g) ) هيدروجين

b. قارن قيم H∆ التي حسبتها بالطريقتين وجد % الاختلاف
c. اقترح بعض الأسباب لكون القيم التي حصلنا عليها من كلا الطريقتين غير متطابقتان .