ما هو اختلاف المحتوى الحراري؟

اختلاف المحتوى الحراري هي كمية مادية يمثلها الاختصار ΔH (الحرف اليوناني Δ يعني الاختلاف ويمثل الحرف H الطاقة الداخلية الكامنة) التي تشير إلى كمية الطاقة التي يمتصها أو يطلقها أ تفاعل كيميائي.

• تفاعل ماص للحرارة: عند امتصاص الطاقة ؛

• تفاعل طارد للحرارة: عندما يتم إطلاق الطاقة.

تعبير لحساب تغير المحتوى الحراري

كما هو الحال مع جميع الاختلافات التي تم إجراؤها في الفيزياء ، يتم تحديد اختلاف المحتوى الحراري من الطرح بين النتيجة النهائية والنتيجة الأولية. نظرًا لأن نهاية التفاعل تتوافق مع المنتجات والبداية تتوافق مع المواد المتفاعلة ، لذلك:

ΔH = المنتجات - الكواشف

حيث أن كل مادة كيميائية لها كمية معينة من الطاقة (المحتوى الحراري) ، لحساب تباين المحتوى الحراري ، من الضروري مراعاة كمية الطاقة لكل عضو في التفاعل على النحو التالي:

• الكواشف: إذا كان التفاعل يحتوي على أكثر من منتج ، فيجب أيضًا إضافة المحتوى الحراري الخاص بهم ؛

إذا قدم التفاعل المعادلة التالية:

أ + 2 ب →

سيتم إعطاء المحتوى الحراري للمتفاعلات عن طريق إضافة المحتوى الحراري للمتفاعل A إلى مجموع ضعف المحتوى الحراري لـ B (هذا بسبب وجود 2 مول من B في المعادلة).

Hr = HA + 2.HB

• منتجات: إذا كان التفاعل يقدم أكثر من منتج واحد ، فيجب إضافة المحتوى الحراري الخاص بهم معًا ؛

إذا قدم التفاعل المعادلة التالية:

أ + 2 ب ← ج + ثلاثي الأبعاد

سيتم إعطاء المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة من خلال مجموع المحتوى الحراري للمنتج C مع مجموع المحتوى الحراري الثلاثي لـ D (هذا بسبب وجود 3 مولات من D في المعادلة).

حصان = HC + 3.HD

وبالتالي ، فإن التعبير المراد حسابه اختلاف المحتوى الحراري يتم الحصول عليها عن طريق الطرح بين المحتوى الحراري للمنتجات و المحتوى الحراري لمتفاعلات تفاعل كيميائي.

ΔH = حصان - ساعة

تفسير نتيجة اختلاف المحتوى الحراري

نظرًا لأنه عملية طرح بين المحتوى الحراري للمنتجات والكواشف ، يمكن أن تكون نتيجة اختلاف المحتوى الحراري موجبة أو سلبية.

• نفي: عندما يكون المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة أكبر من المحتوى الحراري للمنتجات.

Hr> حصان

• إيجابي: عندما يكون المحتوى الحراري للمنتجات أكبر من المواد المتفاعلة.

حصان> ساعة

من نتيجة اختلاف المحتوى الحراري ، يمكننا تصنيف التفاعل إلى ماص للحرارة أو طاردة للحرارةوفقًا للمعيار التالي:

• ماص للحرارة: عندما تكون النتيجة إيجابية.

ΔH> 0

• طارد للحرارة: عندما تكون النتيجة سلبية.

Δ ح <0

أمثلة على كيفية تحديد التغير في المحتوى الحراري لتفاعل كيميائي

المثال الأول (UFF-RJ): ضع في اعتبارك قيم المحتوى الحراري الافتراضية للتكوين (ΔH^ا_F) في KJ.mol^-1 عند 25 درجة مئوية ، من المواد التالية:

• CH_{4 (ز)} = -74,8

• CHCl_{3 (1)} = - 134,5

• حمض الهيدروكلوريك_(ز) = - 92,3

لرد الفعل التالي:

CH_{4 (ز)} + 3 سل_{2 (ز)} → CHCl_{3 (1)} + 3 حمض الهيدروكلوريك_(ز)

ΔH^ا_F سيكون ذلك:

أ) - 151.9 كيلوجول.مول^-1

ب) 168.3 كيلوجول.مول^-1

ج) - 673.2 كيلوجول / مول^-1

د) - 336.6 كيلوجول.مول^-1

ه) 841.5 كيلوجول / مول^-1

لتحديد تباين المحتوى الحراري لهذا التفاعل ، يجب علينا تنفيذ الخطوات التالية:

• 1^ا خطوة: تحقق مما إذا كانت المعادلة متوازنة. إذا لم يكن كذلك ، يجب أن تكون متوازنة.

المعادلة التي قدمها التمرين متوازنة ، لذلك لدينا 1 مول من CH₄ و 3 مول من Cl₂ في الكواشف ، و 1 مول من CHCl₃ و 3 مول من حمض الهيدروكلوريك في المنتجات.

• 2^ا خطوة: احسب كمية المحتوى الحراري للمنتجات (Hp) ، وضرب الكمية بالمول في المحتوى الحراري المقدم ثم أضف النتائج:

حصان = منتج CHCl₃ + منتج HCl

حصان = 1. (- 134.5) + 3. (- 92.3)

حصان = -134.5 + (-276.9)

حصان = -134.5 - 276.9

حصان = - 411.4 كيلوجول^-1

• 3^ا خطوة: احسب كمية المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة (Hr) ، واضرب الكمية في المول في المحتوى الحراري المعطى ثم أضف النتائج:

ملاحظة: As the Cl₂ إنها مادة بسيطة ، لذا فإن محتواها الحراري يساوي 0.

Hr = كاشف CH₄ + كاشف Cl₂

الساعة = 1. (- 74.8) + 3. (0)

الساعة = -74.8 + 0

الساعة = -74.8 كيلوجول / مول^-1

• 4^ا خطوة: احسب التغير في المحتوى الحراري باستخدام القيم الموجودة في الخطوات السابقة في التعبير التالي:

ح^ا_F = حصان - ساعة

ح^ا_F = - 411,4 - (-74,8)

ح^ا_F = -411,4 + 74,8

ح^ا_F = -336.6 كيلوجول^-1

المثال الثاني (UEM-PR): من الممكن تحضير غاز الأكسجين في المختبر عن طريق تسخين كلورات البوتاسيوم بعناية ، وفقًا للتفاعل:

2KClO_{3 (ق)} → 2KCl_(س) + 3O_{2 (ز)} ΔH = +812 كيلوجول / مول

بافتراض أن المحتوى الحراري لـ KCl_(س) تساوي +486 كيلو جول / مول وبالنظر إلى النظام عند 25 درجة مئوية و 1 ضغط جوي ، ما هي القيمة الحرارية الافتراضية لـ KClO_{3 (ق)} في كيلوجول / مول؟

لتحديد المحتوى الحراري لأحد مكونات المعادلة من معرفة اختلاف المحتوى الحراري ، يجب علينا تنفيذ الخطوات التالية:

• 1^ا خطوة: تحقق مما إذا كانت المعادلة متوازنة. إذا لم يكن كذلك ، يجب أن تكون متوازنة.

المعادلة التي قدمها التمرين متوازنة ، لذلك لدينا 2 مول من KclO₃ في الكاشف ، و 2 مول من بوكل و 3 مول من O₂ على المنتجات.

• 2^ا خطوة: احسب كمية المحتوى الحراري للمنتجات (Hp) ، وضرب الكمية بالمول في المحتوى الحراري المقدم ثم أضف النتائج:

ملاحظة: مثل O₂ إنها مادة بسيطة ، لذا فإن محتواها الحراري يساوي 0.

Hp = المنتج KCl + المنتج O₂

حصان = 2. (+486) + 3. (0)

حصان = +972 + 0

حصان = 972 كيلو جول^-1

• 3^ا خطوة: احسب المحتوى الحراري لكاشف KClO₃، باستخدام متغير المحتوى الحراري الوارد في البيان ، والمحتوى الحراري للمنتجات المحسوبة في الخطوة السابقة ، في التعبير التالي:

ح^ا_F = حصان - ساعة

812 = 972 - 2. (ساعة)

2 ساعات = 972-812

2 ساعة = 160

ساعة = 160
2

Hr = 80 KJ / mol

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm