Chemistry Textbook for Iraqi 6th Grade Advanced Science - PDF

‫جمهورية العراق‬ ‫وزارة الرتبية‬ ‫املديرية العامة للمناهج‬ ‫الكيمياء‬ ‫‪CHEMISTRY‬‬ ‫لل صف ال ساد س العلمي‬...

‫جمهورية العراق‬ ‫وزارة الرتبية‬ ‫املديرية العامة للمناهج‬ ‫الكيمياء‬ ‫‪CHEMISTRY‬‬ ‫لل صف ال ساد س العلمي‬ ‫التأليف‬ ‫ليف‬ ‫ت أ‬ ‫أ‪.‬د‪.‬سرمد بهجت ديكران‬ ‫أ‪.‬د ‪.‬عمـــــــار هاني الدجيلـــي‬ ‫ماجــــــد حســــــني خلـــف‬ ‫د‪.‬سمير حــــــكـيم كـــــــرمي‬ ‫د‪.‬هـدى صـــــــالح كـــرمي‬ ‫خليـــــل رحيـــــم علـــــــــي‬ ‫‪ 14٤5‬هـ ‪ 20٢4 /‬م‬ ‫الطبعة العا شرة‬  ‫المشرف العلمي على الطبع‬ ‫م‪.‬م‪.‬محمد عبد الخالق حسين‬ ‫المشرف الفني على الطبع‬ ‫م‪.‬م‪.‬هـبـة صالح مهدي‬ ‫التصميم‬ ‫شيماء عبد السادة كاطع‬  ‫الفهرس‬ ‫‪9‬‬ ‫الفصل االول ‪ :‬الثرموداينمك‬ ‫‪10‬‬ ‫‪ 1-1‬مقدمة‬ ‫‪11‬‬ ‫‪ 2-1‬وحدات الطاقة ودرجة احلرارة‬ ‫‪11‬‬ ‫‪ 3-1‬بعض املصطلحات الثرموداينمكية‬ ‫‪12‬‬ ‫‪ 4-1‬احلرارة‬ ‫‪14‬‬ ‫‪ 5-1‬حرارة التفاعل (التغير في االنثالبي)‬ ‫‪15‬‬ ‫‪ 6-1‬دالة احلالة‬ ‫‪16‬‬ ‫‪ 7-1‬اخلواص العامة للمواد‬ ‫‪16‬‬ ‫‪ 8-1‬الكيمياء احلرارية‬ ‫‪17‬‬ ‫‪ 9-1‬قياس انثالبي التفاعل‬ ‫‪19‬‬ ‫‪ 10-1‬املعادلة الكيميائية احلرارية‬ ‫‪21‬‬ ‫‪ 11-1‬انثالبي التفاعل القياسية‬ ‫‪22‬‬ ‫‪ 12-1‬انواع االنثالبيات‬ ‫‪27‬‬ ‫‪ 13-1‬طرائق حساب انثالبي التفاعل القياسية‬ ‫‪33‬‬ ‫‪ 14-1‬العمليات التلقائية‬ ‫‪34‬‬ ‫‪ 15-1‬االنتروبي‬ ‫‪39‬‬ ‫‪ 16-1‬طاقة كبس احلرة‬ ‫‪44‬‬ ‫‪ 17-1‬حساب انتروبي التغيرات الفيزيائية‬ ‫‪46‬‬ ‫االسئلة‬ ‫‪51‬‬ ‫الفصل الثاني ‪ :‬االتزان الكيميائي‬ ‫‪52‬‬ ‫‪ 1-2‬التفاعالت غير االنعكاسية واالنعكاسية‬ ‫‪54‬‬ ‫‪ 2-2‬التفاعالت االنعكاسية وحالة االتزان‬ ‫‪54‬‬ ‫‪ 3-2‬التفاعالت االنعكاسية املتجانسة وغير املتجانسة‬ ‫‪55‬‬ ‫‪ 4-2‬حالة االتزان وقانون فعل الكتلة‬ ‫‪3‬‬  ‫الفهرس‬ ‫‪56‬‬ ‫‪ 5-2‬ثابت االتزان‬ ‫‪61‬‬ ‫‪ 6-2‬حساب ثابت االتزان ‪Keq‬‬ ‫‪65‬‬ ‫‪ 7-2‬العالقة بني ثابتي االتزان ‪ Kc‬و ‪Kp‬‬ ‫‪66‬‬ ‫‪ 8-2‬اهمية ثابت االتزان‬ ‫‪70‬‬ ‫‪ 9-2‬حاصل التفاعل‬ ‫‪71‬‬ ‫‪ 10-2‬العالقة بني الطاقة احلرة وقيمة ثابت األتزان‬ ‫‪73‬‬ ‫‪ 11-2‬قاعدة لو شاتليه‬ ‫‪77‬‬ ‫‪ 12-2‬العوامل املؤثرة على قيمة ثابت االتزان‬ ‫‪79‬‬ ‫االسئلة‬ ‫‪87‬‬ ‫الفصل الثالث ‪ :‬االتزان االيوني‬ ‫‪88‬‬ ‫‪ 1-3‬مقدمة‬ ‫‪88‬‬ ‫‪ 2-3‬املواد االلكتروليتية واملواد غير االلكتروليتية‬ ‫‪92‬‬ ‫‪ 3-3‬تفكك االلكتروليتات الضعيفة‬ ‫‪101‬‬ ‫‪ 4-3‬التأين الذاتي للماء‬ ‫‪104‬‬ ‫‪ 5-3‬االس الهيدروجيني‬ ‫‪106‬‬ ‫‪ 6-3‬التمذوب‬ ‫‪113‬‬ ‫‪ 7-3‬تأثير االيون املشترك‬ ‫‪115‬‬ ‫‪ 8-3‬احملاليل املنظمة (محاليل بفر)‬ ‫‪121‬‬ ‫‪ 9-3‬الذوبانية وثابت حاصل الذوبان‬ ‫املعادالت الرئيسة‬ ‫املفاهيم االساسية‬ ‫‪130‬‬ ‫االسئلة‬ ‫الفصل الرابع ‪ :‬تفاعالت التأكسد واالختزال والكيمياء الكهربائية‬ ‫‪133‬‬ ‫‪134‬‬ ‫‪ 1-4‬مقدمة‬ ‫‪134‬‬ ‫‪ 2-4‬اعداد التأكسد‬ ‫‪136‬‬ ‫‪ 3-4‬تفاعالت التأكسد واالختزال‬ ‫‪139‬‬ ‫‪ 4-4‬العوامل املؤكسدة واملختزلة‬ ‫‪4‬‬  ‫الفهرس‬ ‫‪140‬‬ ‫‪ 5-4‬اخلاليا الكهروكيميائية‬ ‫‪141‬‬ ‫‪ 6-4‬اخلاليا الكلفانية‬ ‫‪144‬‬ ‫‪ 7-4‬جهد اخللية الكلفانية‬ ‫‪158‬‬ ‫‪ 8-4‬اخلاليا االلكتروليتية‬ ‫‪160‬‬ ‫‪ 9-4‬قوانني فاراداي‬ ‫‪163‬‬ ‫‪ 10-4‬البطاريات (النضائد) وخاليا الوقود‬ ‫‪164‬‬ ‫االسئلة‬ ‫‪169‬‬ ‫الفصل اخلامس ‪ :‬الكيمياء التناسقية‬ ‫‪170‬‬ ‫‪ 1-5‬مقدمة‬ ‫‪171‬‬ ‫‪ 2-5‬امللح املزدوج واملركب التناسقي‬ ‫‪173‬‬ ‫‪ 3-5‬تطور الكيمياء التناسقية‬ ‫‪181‬‬ ‫‪ 4-5‬انواع الليكندات‬ ‫‪182‬‬ ‫‪ 5-5‬قاعدة العدد الذري الفعال‬ ‫‪184‬‬ ‫‪ 6-5‬تسمية املركبات التناسقية‬ ‫‪187‬‬ ‫‪ 7-5‬نظريات التأصر في املركبات التناسقية‬ ‫‪193‬‬ ‫‪ 8-5‬االعداد التناسقية واالشكال الهندسية املتوقعة‬ ‫‪194‬‬ ‫االسئلة‬ ‫‪197‬‬ ‫الفصل السادس ‪ :‬طرائق التحليل الكيميائي‬ ‫‪198‬‬ ‫‪ 1-6‬املقدمة‬ ‫‪199‬‬ ‫‪ 2-6‬التحليل الوصفي (النوعي)‬ ‫‪5‬‬  ‫الفهرس‬ ‫‪201‬‬ ‫‪ 3-6‬التحليل الكمي‬ ‫‪203‬‬ ‫‪ 4-6‬التحليل الوزني‬ ‫‪206‬‬ ‫‪ 5-6‬طريقة الترسيب‬ ‫‪212‬‬ ‫‪ 6-6‬التحليل احلجمي‬ ‫‪226‬‬ ‫االسئلة‬ ‫‪231‬‬ ‫الفصل السابع ‪ :‬الكيمياء العضوية للهيدروكاربونات املعوضة‬ ‫‪232‬‬ ‫‪ 1-7‬مقدمة‬ ‫‪234‬‬ ‫‪ 2-7‬هاليدات االلكيل‬ ‫‪239‬‬ ‫‪ 3-7‬الكحوالت‬ ‫‪245‬‬ ‫‪ 4-7‬االيثرات‬ ‫‪249‬‬ ‫‪ 5-7‬االلديهايدات والكيتونات‬ ‫‪255‬‬ ‫‪ 6-7‬احلوامض الكاربوكسيلية‬ ‫‪259‬‬ ‫‪ 7-7‬االسترات‬ ‫‪261‬‬ ‫‪ 8-7‬االمينات‬ ‫‪265‬‬ ‫االسئلة‬ ‫‪269‬‬ ‫الفصل الثامن ‪ :‬الكيمياء احلياتية‬ ‫‪270‬‬ ‫‪ 1-8‬مقدمة‬ ‫‪270‬‬ ‫‪ 2-8‬الكاربوهيدرات‬ ‫‪274‬‬ ‫‪ 3-8‬البروتينات‬ ‫‪277‬‬ ‫‪ 4-8‬االنزميات‬ ‫‪278‬‬ ‫‪ 5-8‬الدهون (اللبيدات)‬ ‫‪278‬‬ ‫‪ 6-8‬الصابون‬ ‫‪280‬‬ ‫االسئلة‬ ‫‪6‬‬  ‫مقدمة‬ ‫ميثل كتاب الكيمياء – للصف السادس العلمي احللقة االخيرة في سلسلة كتب الكيمياء للمرحلة الثانوية –‬ ‫مبستويها املتوسط واالعدادي‪.‬‬ ‫وقد بذلت اللجنة املكلفة بتأليف هذا الكتاب جهد ًا لتنفيذ مانصت عليه االهداف واملفردات بشأن اآلتي‪-:‬‬ ‫اوالً‪ :‬ان يكون محتوى الكتاب صل ًة مباشرة وثقى بني مناهج الكيمياء في املرحلة الثانوية ومثيالتها في املرحلة اجلامعية‬ ‫االولية بشتى الفروع‪.‬مبا تضمنه الكتاب من نظريات ومبادئ حديثة‪.‬وتطبيقات عملية ورياضية ملعظمها‪.‬‬ ‫ثانياً‪ :‬متابعة النمو التدريجي حملتوى املفردة علمي ًا وتربوي ًا مع النمو االنفعالي واملعرفي للطالب منذ الصف االول‬ ‫املتوسط مرور ًا بالسنوات الالحقة وما رافقها من تراكم خلزين احتياطي من املعلومات الكيميائية املتجددة‪.‬‬ ‫ثالثاً‪ :‬دقة التنسيق في املعلومات املوازنة واملقاربة مع العلوم االخرى‪.‬سيما الفيزياء والرياضيات‪..‬حيث التغيرات‬ ‫املتسارعة والتطور الناجت عن االكتشافات والبحوث املتتالية يفرض دقة فائقة في التنسيق بني هذه العلوم فض ً‬ ‫ال‬ ‫عن علم االحياء ومايحتويه من فروع حديثة ذات صلة عضوية مباشرة بالكيمياء‪.‬‬ ‫رابعاً‪ :‬التوسع االفقي في محتوى اغلب املفردات مبا ينسجم وحاجات املجتمع بأسلوب اليدخل امللل في ذهن‬ ‫الطالب‪.‬وفي الوقت نفسه يشجع املدرس على فتح افاق جديدة امام الطلبة وتشويقهم ملتابعة جزء ولو بسيط‬ ‫من التقدم العلمي العاملي في الكيمياء عن طريق وسائل االتصال احلديثة‪.‬‬ ‫خامساً‪ :‬مت االكثار من االمثلة احمللولة والتمارين واالسئلة في نهاية الفصل ‪...‬املني من االخوة املدرسني االبتعاد‬ ‫كلي ًا عن اقحام افكار علمية جديدة غير مطروقة ضمن الفصل في هذه املرحلة‪...‬تقلي ً‬ ‫ال لالجتهادات الفردية‬ ‫التي تنعكس سلب ًا على الطالب وسيما ضمن موضوعي االتزان االيوني والعضوية‪..‬تيسير ًا للطلبة في اجتياز‬ ‫مريح لهذه املرحلة احلرجة التي متثل انعطاف ًا في حياة الطلبة وبعبارة اكثر تركيزاً‪ :‬تأمل اللجنة من االخوة‬ ‫املدرسني األفاضل االكتفاء بحدود مادة املنهج الرسمي املقرر‪.‬‬ ‫سادساً‪ :‬اجلانب العملي تود اللجنة التأكيد على تعليم الطلبة على استخدام االدوات املختبرية واالجهزة احلديثة‪،‬‬ ‫لترسيخ االفكار واملفاهيم النظرية من جهة واشباع شوق الطالب مبتابعة النتائج العملية من جهة اخرى‪..‬وكي‬ ‫نرسله للجامعة مبؤهل اولي يسيطر عن املختبر ودوره في التقدم العلمي مع التأكيد على التواصل املستمر بني‬ ‫املدارس ومديرية التقنيات التربوية واالقسام والشعب التابعة لها في بغداد واحملافظات‪.‬ان استثمار موارد البيئة‬ ‫‪7‬‬ ‫احمللية يذلل بعض ًا من صعوبات النقص في بعض املواد الكيميائية‪.‬علم ًا ان االستخدام االمثل للمختبر يوفر‬ ‫الوقت واجلهد للمدرس ويسهل خطة اكمال املنهج املقرر‪.‬‬ ‫سابعاً‪ :‬ان الكتاب بطبعته االولى بعد ان استكمل متطلبات االجناز اليستغني ابد ًا عن اراء املدرسني من ذوي اخلبرة‬ ‫واولياء امور الطلبة واالختصاصيني واساتذة اجلامعة برفد الطبعات الالحقة مبا يرونه مالئم ًا ألستمرار تطوير‬ ‫الكتاب وحتديثه للنهوض بالعملية التربوية‪.‬‬ ‫يتضمن هذا الكتاب متهيد للعالقات الرياضية في الكيمياء التي استخدمها الطلبة في السنوات السابقة‪ ،‬كما‬ ‫تضمن ثمانية فصول‪ ،‬يتناول الفصل االول كيمياء الثرموداينمك وقوانينها الثالث التي تختص بالطاقة واالتزان‬ ‫والدوال الثرموداينمكية‪.‬يشرح الفصل الثاني موضوع االتزان الكيميائي الذي ميهد ملوضوع االتزان االيوني الذي‬ ‫يتناوله الفصل الثالث‪.‬اما الفصل الرابع فقد تناول موضوع التأكسد واالختزال والكيمياء الكهربائية حيث قدم‬ ‫شرح وافي للخاليا الكهروكيميائية وانواعها وقوانني فاراداي‪.‬يختص الفصل اخلامس مبوضوع الكيمياء التناسقية‬ ‫حيث يشرح مبادئ هذا املوضوع من املعقدات التناسقية وتسمياتها ونظرياتها‪.‬يتناول الفصل السادس طرائق‬ ‫التحليل الكيميائي النوعي والكمي وتفرعاتها من عمليات التحليل الوزني واحلجمي‪.‬تناول الفصلني االخيرين‬ ‫موضوعي الكيمياء العضوية للمركبات املعوضة والكيمياء احلياتية‪.‬لقد غطت فصول الكتاب فروع الكيمياء‬ ‫املختلفة‪ ،‬التحليلية والالعضوية والفيزيائية والعضوية واحلياتية لتأهل الطلبة للدخول الى املرحلة اجلامعية وهم‬ ‫ميتلكوا قاعدة علمية رصينة ليكملوا فيها مشوارهم العلمي‪.‬‬ ‫وتثمن اللجنة جهود اخلبيريني العلميني الدكتور فاضل سليم متي والدكتور تقي الدين هادي حمدان‪.‬كما‬ ‫وتقدم اللجنة الشكر للسيدة خلود مهدي سالم لتقدميها املساعدة الجناز هذا العمل‪.‬‬ ‫لذا تأمل اللجنة مخلصة موافاة املديرية العامة للمناهج في موقعها على شبكة االنترنت بكل مامن شأنه‬ ‫املساهمة اجلادة برفع املستوى العلمي ملادة الكيمياء لطلبتنا االعزاء‪....‬‬ ‫ومن اهلل التوفيق‬ ‫املؤلفون‬ ‫‪8‬‬  ‫الثرموداينمك‬ ‫الفصل االول‬ ‫‪Thermodynamics‬‬ ‫‪1‬‬ ‫بعد اإلنتهاء من دراسة هذا الفصل يتوقع من الطالب أن‪:‬‬ ‫ُي َع ِرف علم الثرموداينمك‪ ،‬الطاقة‪ ،‬وحدات الطاقة‪ ،‬النظام‪ ،‬احمليط‪ ،‬املجموعة‪ ،‬انواع االنظمة‪.‬‬ ‫يتعرف على مصطلحات احلرارة‪ ،‬السعة احلرارية‪ ،‬احلرارة النوعية‪ ،‬حرارة التفاعل املقاسة حتت ضغط ثابت‪.‬‬ ‫يتعلم ماذا تعني االنثالبي وما هي عالقتها مع حرارة التفاعل وهل هي دالة حالة من اخلواص الشاملة ام املركزة‬ ‫وما هي وحداتها‪.‬‬ ‫يحدد هل ان التفاعل باعث للحرارة ام ماص للحرارة وربط هذا مع اشارة التغير في انثالبي التفاعل‪.‬‬ ‫حد َد ًا بشروط كتابتها ويبني اختالفها عن املعادلة الكيميائية‪.‬‬ ‫يكتب املعادلة احلرارية ُم َ‬ ‫مييز بني انثالبي التفاعل القياسية وانثالبي التكوين القياسية وانثالبي االحتراق القياسية ويتمكن من استخراج‬ ‫قيمها من بعضها‪.‬‬ ‫يتعرف على الطرق املستخدمة حلساب انثالبي التفاعل‬ ‫مييز بني العمليات التلقائية وغير التلقائية ويتعرف على دالة االنتروبي وطاقة كبس احلرة‪.‬‬ ‫يتعلم حساب انتروبي التفاعل القياسية من قيم االنتروبي املطلقة وحساب طاقة كبس احلرة للتفاعل القياسية‬ ‫من قيم طاقة كبس احلرة للتكوين القياسية‪.‬‬ ‫يفهم معادلة كبس ويبني طريقة استخدامها ملعرفه اجتاه سير التفاعالت الكيميائية باالعتماد على قيم االنثالبي‬ ‫واالنتروبي‪ ،‬ويشتق عالقه تروتن‪.‬‬ ‫‪9‬‬  ‫مقدمة‬ ‫‪1-1‬‬ ‫تعرفنا في دراستنا السابقة على عدة انواع من الطاقة مثل الطاقة احلرارية‬ ‫والطاقة الكهربائية والطاقة امليكانيكية والطاقة الضوئية والطاقة النووية‬ ‫والطاقة الكيميائية‪...‬الخ‪ ،‬ان هذه االنواع املختلفة من الطاقات تكون مخزونة‬ ‫في جميع املواد وتظهر عند حتولها من شكل الى آخر‪.‬يوحي االختالف في‬ ‫ال منها قائم بحد ذاته وال يوجد بينها عالقة‪ ،‬اال ان هذا‬ ‫اشكال الطاقة ان ك ً‬ ‫غير صحيح‪ ،‬النه حتت ظروف معينة ميكن حتويل الطاقة من شكل الى آخر‪.‬‬ ‫الثروموداينمك علم يهتم بدراسة الطاقة وحتوالتها ويهدف نحو حتويل‬ ‫اكبر قدر ممكن من الطاقة احلرارية الناجتة من احتراق الوقود الى انواع اخرى‬ ‫من الطاقات مثل الطاقة امليكانيكية لالستفادة منها في عمل احملركات‪.‬يفسر‬ ‫علم الثرموداينمك ظواهر عديدة اهمها‪:‬‬ ‫‪ -1‬سبب حدوث التفاعالت الكيميائية‪.‬‬ ‫‪ -2‬التنبؤ بحدوث التغيرات الكيميائية والفيزيائية عندما توجد مادة او‬ ‫اكثر حتت ظروف معينة‪.‬‬ ‫‪ -3‬حدوث بعض التفاعالت تلقائيا واخرى ال حتدث ابد ًا بشكل تلقائي عند‬ ‫نفس الظروف‪.‬‬ ‫‪ -4‬سبب حدوث الطاقة املصاحبة للتفاعالت الكيميائية سواء في التفاعالت‬ ‫نفسها او في الوسط احمليط بها‪.‬‬ ‫ومن ناحية اخرى‪ ،‬ال يهتم علـــــــــــــم الثرموداينمك بعامل الزمن‬ ‫الذي يســــــــتغرقه حدوث التفاعالت‪ ،‬فهو ينبئ فقط فيما اذا كان‬ ‫تفاعل معني (او اي تغير بصورة عامة) قابل للحدوث او غيــــــــــــر قابل‬ ‫للحدوث‪ ،‬دون ان يبني ســــــــــــــرعة حدوث هذا التغيير‪ ،‬الن سرعة‬ ‫حدوث التفاعل من اهتمام علم احلركيات الذي درسناه في املرحلة اخلامسة‪.‬‬ ‫ميكن تقسيم الطاقة بشكل عام الى قسمني رئيسني هما الطاقة الكامنة‬ ‫(‪ )Potential Energy‬والطاقة احلركية (‪.)Kinetic Energy‬‬ ‫تشمل الطاقة الكامنة الطاقة الكيميائية املخزونة في جميع انواع املواد‬ ‫وجميع انواع الوقود‪.‬اما بالنسبة للطاقة احلركية فهي تشمل طاقة جميع‬ ‫االجسام املتحركة مثل اجلزيئات واملاء املتحرك وكذلك السيارات والطائرات‬ ‫والصواريخ وغيرها‪.‬فعلى سبيل املثال‪ ،‬تتحول الطاقة الكامنة في املاء الى‬ ‫طاقة حركية اذا متت حركة املاء من اعلى الشالل الى اسفله الن الطاقة الناجتة‬ ‫ميكن ان تدور احملرك لتوليد الطاقة الكهربائية‪.‬لذا ينص القانون االول في‬ ‫علم الثرموداينمك على ان “الطاقة ال تفنى وال تستحدث من العدم ولكن‬ ‫شكل الى آخر”‪.‬‬ ‫ميكن حتويلها من ٍ‬ ‫‪10‬‬  ‫وحدات الطاقة ودرجة الحرارة‬ ‫‪2-1‬‬ ‫هل تعلم‬ ‫ان الوحدات املستخدمة للتعبير عن الطاقة حسب النظام الدولي للوحدات‬ ‫(‪ )SI‬هي اجلول (‪ )Joule‬ورمزه (‪ )J‬ويعبر عنه حسب االتي‪:‬‬ ‫ان كل دقة قلب تستهلك‬ ‫‪ 1 J‬من الطاقة‪.‬‬ ‫‪1 J = 1 kg. m2/s2‬‬ ‫حيث ‪ kg‬وحدة الكيلوغرام (‪ )kilogram‬و ‪ m‬وحدة املتـر (‪)meter‬‬ ‫و ‪ s‬وحدة الثانية (‪.)second‬‬ ‫انتبه !‬ ‫يجب التفريق بني وحدة املتر‬ ‫كما ان وحدات درجة احلرارة املستخدمة في الثرموداينمك هي الكلفن‬ ‫(‪ )m‬و الكتلة (‪)m‬‬ ‫(‪ )K‬وحتسب من درجة احلرارة بالوحدات السيليزية ‪̊C‬باستخدام العالقة‬ ‫املعروفة االتية‪:‬‬ ‫‪T (K) = t (̊C)+ 273‬‬ ‫بعض المصطلحات الثرموداينمكية‬ ‫‪3-1‬‬ ‫من اهم املصــــــــــــــــطلحات الثرموداينمكية هو النظام (‪)System‬‬ ‫الثرموداينمكي والذي هو عبارة عن جزء معني من الكون (نهتم بدراسته)‬ ‫يتكون من املادة او املواد املشتركة في حدوث تغيرات فيزيائية وكيميائية‬ ‫محدودة داخل حدود معينة (‪ )Boundaries‬قد تكون حقيقية او تخيلية‬ ‫اما ما تبقى خارج هذه احلدود فيسمى باحمليط (‪.)Surronding‬يسمى‬ ‫النظام واحمليط بالكون (‪ )Universe‬ولكننا سنطلق عليهما باملجموعة‪:‬‬ ‫مخطط للنظام والمحيط والحد‬ ‫والمجموعة‪.‬‬ ‫املجموعة = النظام ‪ +‬احمليط‬ ‫‪11‬‬ ‫وقد توجد عالقة بني النظام واحمليط وحسب هذه العالقة ميكن تقسيم‬ ‫النظام الى ثالثة انواع وهي ‪:‬‬ ‫بخار املاء‬ ‫‪ -1‬النظام املفتوح ‪Open System‬‬ ‫يكون النظام مفتوح ًا اذا كانت حدود النظام تسمح بتبادل مادة النظام‬ ‫وطاقته مع احمليط‪.‬مثال ذلك‪ ،‬اناء معدني يحتوي على ماء مغلي‪ ،‬فانه يالحظ‬ ‫حرارة‬ ‫ان مادة النظام‪ ،‬وهي املاء تتصاعد على شكل بخار الى احمليط‪ ،‬كما ان حرارة‬ ‫املاء (طاقته) تتسرب الى احمليط ايضاً‪.‬‬ ‫يوجد تبادل للطاقة واملادة‬ ‫‪ -2‬النظام املغلق ‪Closed System‬‬ ‫يكون النظام مغلق ًا اذا كانت حدود النظام تسمح بتبادل الطاقة فقط وال‬ ‫تسمح بتغيير كمية مادة النظام‪.‬فإذا مت اغالق االناء املعدني املذكور اعاله‬ ‫باحكام‪ ،‬فسوف تتسرب حرارة املاء في هذه احلالة الى احمليط بينما تبقى‬ ‫حرارة‬ ‫كمية املاء (مادة النظام) ثابتة‪.‬‬ ‫‪ -3‬النظام املعزول ‪Isolated System‬‬ ‫يوجد تبادل للطاقة فقط‬ ‫ويكون النظام معزو ًال اذا كانت حدود النظام ال تسمح بتبادل املادة‬ ‫والطاقة مع احمليط اي ان النظام ال يتأثر ابد ًا باحمليط‪ ،‬مثال ذلك‪ ،‬الثرموس‪،‬‬ ‫حيث انه يحفظ حرارة النظام ومادته من التسرب للمحيط‪.‬‬ ‫وتسمى املتغيرات الفيزيائية للنظام‪ ،‬التي من املمكن مالحظتها او قياسها‬ ‫مثل عدد موالت املادة او املواد املوجودة في النظام و احلالة الفيزيائية للمواد‬ ‫واحلجم والضغط ودرجة احلرارة بخواص النظام‪.‬‬ ‫ال يوجد تبادل للمادة والطاقة‬ ‫الحرارة ‪Heat‬‬ ‫‪4-1‬‬ ‫انواع االنظمة في الثرموداينمك‬ ‫ُت َعدُّ احلرارة احد أشكال الطاقة الشائعة في حياتنا اليومية ونرمز للحرارة‬ ‫باحلرف (‪ ،)q‬واحلرارة هي انتقال الطاقة احلرارية بني جسمني‪ ،‬درجة‬ ‫حرارتهما مختلفة‪ ،‬اما درجة احلرارة فهي مقياس للطاقة احلرارية‪.‬تتناسب‬ ‫احلرارة املفقودة او املكتسبة جلسم ما طردي ًا مع التغير في درجات احلرارة‪.‬‬ ‫ويرمز للتغير بالرمز (∆) الذي يوضع قبل رمز الدالة املتغيرة‪.‬فالتغير في‬ ‫درجة احلرارة يكون على الصورة اآلتية‪:‬‬ ‫‪12‬‬  ‫‪∆T=Tf -Ti‬‬ ‫حيث ‪ Tf‬درجة احلرارة النهائية (‪ f‬من ‪ final‬وتعني نهائي)‪ ،‬و ‪ Ti‬درجة‬ ‫احلرارة االبتدائية (‪ i‬من ‪ initial‬وتعني ابتدائي)‪ ،‬لذا فالتناسب بني احلرارة‬ ‫(‪ )q‬والتغير في درجة احلرارة ميكن كتابته على الصورة اآلتية‪:‬‬ ‫اجلدول ‪1-1‬‬ ‫قيم الحرارة النوعية لبعض المواد‬ ‫‪q∝ ∆T‬‬ ‫)‪(1‬‬ ‫عند درجة حرارة (‪)25̊C‬‬ ‫احلرارة النوعية‬ ‫ويحولالتناسب الى مساواةبضرب‪ ∆T‬بثابتتناسبيدعى السعة احلرارية ‪:C‬‬ ‫)‪ς ( J/g.̊C‬‬ ‫املادة‬ ‫‪q = C. ∆T‬‬ ‫)‪(2‬‬ ‫‪4.18‬‬ ‫ماء (سائل)‬ ‫‪2.44‬‬ ‫كحول االثيل‬ ‫‪2.03‬‬ ‫ماء (صلب)‬ ‫وتعرف السعة احلرارية (‪ )Heat capacity‬بانها كمية احلرارة الالزمة‬ ‫‪2.01‬‬ ‫ماء (غاز)‬ ‫لرفع درجة حرارة كتلة ‪ m‬مقدره بالغرام })‪ {m (g‬من اي مادة درجة‬ ‫‪1.83‬‬ ‫بريليوم‬ ‫‪1.023‬‬ ‫مغنيسيوم‬ ‫سيليزية واحدة ووحدتها هي (‪.)J/̊C‬وترتبط السعة احلرارية مع احلرارة‬ ‫‪0.90‬‬ ‫املنيوم‬ ‫النوعية (‪ )Specific heat) (ς‬بالعالقة اآلتية‪:‬‬ ‫‪0.65‬‬ ‫كالسيوم‬ ‫‪0.45‬‬ ‫حديد‬ ‫‪C=ς×m‬‬ ‫)‪(3‬‬ ‫‪0.30‬‬ ‫سترونتيوم‬ ‫‪0.24‬‬ ‫فضة‬ ‫‪0.20‬‬ ‫باريوم‬ ‫اما احلرارة النوعية فتعرف على انها كمية احلرارة الالزمة لرفع درجة حرارة‬ ‫‪0.13‬‬ ‫رصاص‬ ‫كتلة غرام واحد (‪ )1 g‬من اي مادة درجة سيليزية واحدة‪ ،‬وحدة احلرارة‬ ‫‪0.13‬‬ ‫ذهب‬ ‫النوعية هي )‪.( J/g.̊C‬وبتعويض قيمة ‪ C‬من املعادلة (‪ )3‬في املعادلة‬ ‫(‪ )2‬نحصل على العالقة االتية‪:‬‬ ‫انتبه !‬ ‫)‪q (J) = ς (J/g.̊C) × m(g) × ∆T(̊C‬‬ ‫احلرف الالتينـــــــــي (‪ )ς‬يقرأ‬ ‫يوضح اجلدول (‪ )1-1‬قيم احلرارة النوعية لبعض املواد‪.‬‬ ‫زيتا (‪)Zeta‬‬ ‫مثال ‪1-1‬‬ ‫ما مقدار احلرارة الالزمة لتسخني قطعة من احلديد كتلتها ‪ 870 g‬من‬ ‫‪ 5̊C‬الى ‪ 95̊C‬؟ علم ًا ان احلرارة النوعية للحديد ‪.0.45 J/g.̊C‬‬ ‫‪13‬‬  ‫احلــــل‪:‬‬ ‫جند التغير في درجة احلرارة‬ ‫‪∆T = (Tf - Ti)̊C = (95-5)̊C = 90̊C‬‬ ‫باستخدام العالقة التالية نحسب كمية احلرارة ‪: q‬‬ ‫)‪q (J) = ς (J/g.̊C) × m(g)× ∆T (̊C‬‬ ‫‪q (J) = 0.45 ( J/g.̊C) × 870 (g) × 90 (̊C) = 35235 J‬‬ ‫مترين ‪1-1‬‬ ‫تغيرت درجة حرارة قطعة من‬ ‫واحلرارة املستهلكة من تسخني قطعة احلديد بوحدة ‪ kJ‬كاالتي‪:‬‬ ‫املغنيسيوم كتلتها ‪10 g‬من ‪25̊C‬‬ ‫(‬ ‫)‬ ‫(‬ ‫)‬ ‫)‪1 (kJ‬‬ ‫الى ‪ 45̊C‬مع اكتساب حرارة‬ ‫× ‪q kJ = q J‬‬ ‫ــــــــــــــــــــ‬ ‫مقدارها ‪.205 J‬احسب احلرارة‬ ‫)‪1000 (J‬‬ ‫النوعية لقطعة املغنيسيوم‪.‬‬ ‫)‪1 (kJ‬‬ ‫ج ‪1.025 J/g.̊C :‬‬ ‫‪ = 35.2 kJ‬ــــــــــــــــــــ × )‪q (kJ) = 35235 (J‬‬ ‫)‪1000 (J‬‬ ‫‪ 5-1‬حرارة التفاعل (التغير في االنثالبي) ‪Enthalpy‬‬ ‫حتدث اغلب العمليات الكيميائية عند ضغط ثابت‪ ،‬وقليل جد ًا منها‬ ‫يحدث عند حجم ثابت‪.‬لذلك فان احلرارة املصاحبة للتفاعل الكيميائي‬ ‫يجري قياسها بشكل اسهل عند ضغط ثابت (الضغط اجلوي) من عملية‬ ‫قياسها عند حجم ثابت‪.‬يسمى التغير في حرارة التفاعل عند ضغط ثابت‬ ‫بانثالبي التفاعــــــــــــــل (‪ )Enthalpy of reaction‬والتي يرمز لها‬ ‫بالرمز (‪ )H‬وللتغير باالنثالبي ‪ ∆H‬والتي تساوي بالضبط حرارة التفاعل‬ ‫املقاسة عند ضغط ثابت اي‪:‬‬ ‫‪∆H = qP‬‬ ‫حيث ‪ qP‬متثل احلرارة املقاسة عند ضغط ثابت (‪ P‬من ‪ Pressure‬وتعني‬ ‫ضغط)‪.‬‬ ‫فاذا مت اعتبار التفاعل الكيميائي عبارة عن نظام‪ ،‬فقيم التغير في االنثالبي‬ ‫تخبرنا هل ان التفاعل باعث للحرارة او ماص للحرارة‪.‬فاذا رمز النثالبي‬ ‫التفاعل بالرمز ‪( ∆Hr‬حيث ‪ r‬من ‪ reaction‬وتعني تفاعل) فيكون اآلتي‪:‬‬ ‫‪14‬‬  ‫اذا كانت ‪ ∆Hr‬اصغر من صفر (‪ )∆Hr < 0‬اي‪ :‬قيم ‪ ∆Hr‬سالبة‬ ‫‬ ‫(‪ )∆H = -‬فالتفاعـــــــــــل يكــــــــــــون بــــــــــــــاعث ًا للحـــــــــــــرارة‬ ‫‪r‬‬ ‫(‪.)Exothermic reaction‬‬ ‫اذا كانت ‪ ∆Hr‬اكبر من صفر (‪ )∆Hr > 0‬اي قيم ‪ ∆Hr‬موجبة‬ ‫‬ ‫( ‪ )∆Hr = +‬فالتفاعــــــــــــــــل يكــــــــــــــــون مـــاص ًا للحـــــــــــــرارة‬ ‫(‪.)Endothermic reaction‬‬ ‫ويجب مالحظة ان التغير في انثالبي التفاعل يساوي‪:‬‬ ‫)‪∆Hr= ∆H (Products) - ∆H (Reactants‬‬ ‫االلعاب النارية تفاعالت باعثة‬ ‫للحرارة‬ ‫حيث (‪ )Products‬تعني النواجت و (‪ )Reactants‬تعني املتفاعالت‪.‬‬ ‫دالة الحالة ‪State Function‬‬ ‫‪6-1‬‬ ‫هي تلك اخلاصية او الكمية التي تعتمد على احلالة االبتدائيــــــــــــة‬ ‫(‪ )Initial state‬للنظام قبل التغير‪ ،‬واحلالة النهائية (‪)Final state‬‬ ‫للنظام بعد التغير بغض النظر عن‬ ‫الطريق او املسار الذي مت من خالله التغير‪.‬‬ ‫ومن امثلة دالة احلالة‪ ،‬االنثالبي‪.‬وسنتعرف‬ ‫الحق ًا على دوال اخرى مثل االنتروبي‬ ‫وطاقة كبس احلرة التي متثل دوال حالة ايض ًا‬ ‫[الشكل (‪.])1-1‬‬ ‫اما احلرارة او الشغل فقيمها تتغير‬ ‫كثيرا بتغير ظروف التجربة‪ ،‬وبالتالي فهي‬ ‫التعتبر دوال حالة حيث انها تعتمد على‬ ‫املسار واخلطوات التي مت من خاللها التغير‪،‬‬ ‫الشكل ‪1-1‬‬ ‫دالة الحالة تعتمد على الحالة‬ ‫لذا فهي التعتمد على احلالة االبتدائية واحلالة النهائية للنظام فقط‪.‬‬ ‫الميكن قياس القيمة املطلقة لدوال احلالة وامنا ميكن قياس مقدار التغير االبتدائية والنهائية للنظام فقط وال‬ ‫تعتمد على المسارات التي يسلكها‬ ‫(∆) لهذه الدوال‪.‬على سبيل املثال‪ ،‬الميكن قياس القيمة املطلقة لالنثالبي النظام‪.‬ان الزيادة في الطاقة الكامنة‬ ‫التي تحدث عندما يتسلق متسلق الجبل‬ ‫وامنا قياس مقدار التغير باالنثالبي والتي تساوي‪:‬‬ ‫من القاعدة الى القمة ال تعتمد على‬ ‫المسار الذي يسلكه‪.‬‬ ‫‪∆H=Hf -Hi‬‬ ‫حيث ‪ f‬من ‪ final‬وتعني نهائي‪ ،‬و‪ i‬من ‪ initial‬وتعني ابتدائي‪.‬‬ ‫‪15‬‬  ‫الخواص العامة للمواد‬ ‫‪7-1‬‬ ‫تقسم اخلواص العامة للمواد الى نوعني‪:‬‬ ‫‪ -1‬اخلواص الشاملة (‪ :)Extensive Properties‬وهي تشمل جميع‬ ‫اخلواص التي تعتمد على كمية املادة املوجودة في النظام مثل الكتلة‬ ‫واحلجم والسعة احلرارية واالنثالبي واالنتروبي والطاقة احلرة ‪..‬الخ‪.‬‬ ‫‪ -2‬اخلواص املركزة (‪ :)Intensive Properties‬وتشمل جميع‬ ‫اخلواص التي التعتمد على كمية املادة املوجودة في النظام مثل الضغط‬ ‫ودرجة احلرارة والكثافة واحلرارة النوعية ‪...‬الخ‪.‬‬ ‫مما تقدم يالحظ ان االنثالبي دالة حالة وهي خاصية شاملة النها تعتمد‬ ‫على كمية املادة‪.‬فالتغير في انثالبي تفاعل ‪ 2 mole‬من مادة يساوي ضعف‬ ‫التغير في انثالبي تفاعل ‪ 1 mole‬من املادة نفسها‪.‬‬ ‫‪ 8-1‬الكيمياء الحرارية ‪Thermochemistry‬‬ ‫علم يهتم بدراسة احلرارة املمتصة (‪ )Absorbed heat‬واملنبعثة‬ ‫(املتحررة) (‪ )Evolved heat‬نتيجة التغيرات الفيزيائية والكيميائية‪،‬‬ ‫أو مبعنى أبسط تهتم الكيمياء احلرارية بحساب انثالبي التفاعالت الكيميائية‬ ‫والتغيرات الفيزيائية‪.‬وكما اشرنا سابق ًا اذا كانت قيم ‪ ∆Hr‬سالبة فالتفاعل‬ ‫يكون باعث للحرارة‪ ،‬اما عندما تكون موجبة فالتفاعل ماص للحرارة‪.‬فاذا‬ ‫اعتبرنا ان التفاعل هو النظام‪ ،‬فالتفاعل الباعث للحرارة يحول الطاقة احلرارية‬ ‫من النظام الى احمليط وكما هو في التفاعل الكيميائي والتغيير الفيزيائي‬ ‫االتيني‪:‬‬ ‫انتبه !‬ ‫عندمــــــــــــا ُتكتب كلمة الطاقة‬ ‫)‪2H2(g) + O2(g‬‬ ‫‪2H2O(l) + Energy‬‬ ‫تفاعل كيميائي‬ ‫(‪ )Energy‬في جهة املتفاعالت‬ ‫فالتفاعل ماص للحرارة‪.‬‬ ‫)‪H2O(g‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪+ Energy‬‬ ‫تغير فيزيائي‬ ‫وعندمــــــا ُتكتب كلمة الطاقـــة‬ ‫(‪ )Energy‬في جهة النواجت‬ ‫اما التفاعل املاص للحرارة ففيه ميتص النظام الطاقة احلرارية من احمليط وكما‬ ‫فالتفاعل باعث للحرارة‪.‬‬ ‫هو في التفاعل الكيميائي والتغيير الفيزيائي االتيني‪:‬‬ ‫‪2HgO(s) + Energy‬‬ ‫تفاعل كيميائي )‪2Hg(l) + O2(g‬‬ ‫‪H2O(s) + Energy‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫تغير فيزيائي‬ ‫‪16‬‬  ‫) ‪2 H 2( g ) + O 2( g‬‬ ‫) ‪2 H 2( l ) + O 2( g‬‬ ‫التفاعل الباعث للحرارة‬ ‫التفاعل املاص للحرارة‬ ‫فيه يحرر النظام احلرارة‬ ‫فيه ميتص النظام احلرارة‬ ‫الى احمليط‬ ‫من احمليط‬ ‫طاقة‬ ‫طاقة‬ ‫)‪2H 2 O(l‬‬ ‫)‪2HgO(s‬‬ ‫‪∆H < 0‬‬ ‫‪∆H > 0‬‬ ‫‪∆H = -‬‬ ‫‪∆H = +‬‬ ‫تفاعالت باعثة وماصة للحرارة‬ ‫قياس انثالبي التفاعل‬ ‫‪9-1‬‬ ‫يستخدم لقياس حرارة التفاعل (انثالبي‬ ‫التفاعل) املمتصة او املتحررة في التفاعالت‬ ‫الكيميائية أو التغيرات الفيزيائية بجهاز‬ ‫يسمى املسعر (‪.)Calorimeter‬حيث‬ ‫توضع فيه كميات معروفة من املواد املتفاعلة‬ ‫وهناك عدة انواع من املساعر واغلبها‬ ‫يتكون من وعاء للتفاعل مغمور في كمية‬ ‫معينة من املاء (معلوم الكتلة) موجودة في‬ ‫وعاء معزول عز ًال جيداً‪.‬ويوضح الشكـــل‬ ‫(‪ )2-1‬احد املساعر احلرارية وعند قياس‬ ‫انثالبية تفاعل باعث للحرارة فان احلرارة‬ ‫املتحررة من التفاعل ترفع درجة حرارة املاء‬ ‫الشكل ‪2-1‬‬ ‫واملسعر لذا ميكن قياس كميتها من الزيادة‬ ‫المسعر الحراري‬ ‫في درجة احلرارة اذا كانت السعة احلرارية‬ ‫للمسعر ومحتوياته معروفة‪.‬‬ ‫‪17‬‬  ‫مثال ‪2-1‬‬ ‫باستخدام املسعر‪ ،‬وضعت ‪ 3 g‬من مركب الكلوكوز ( ‪)C H O‬‬ ‫‪6 12 6‬‬ ‫الكتلة املولية للكلوكوز (‪ )180 g/mole‬في وعاء العينة ثم ملئ‬ ‫وعاء التفاعل بغاز االوكسجني‪.‬وضع هذا الوعاء داخـــل الـــوعاء املعزول‬ ‫الــذي ملئ بكميــة ‪ 1200 g‬من املاء (احلــــــــرارة النوعيــة للمــــاء‬ ‫‪ ) 4.2 J/g.̊C‬وكانت درجة احلرارة االبتدائية تساوي ‪. 21.0̊C‬احرق‬ ‫بعد ذلك املزيج وعند قياس درجة احلرارة وجد ان التفاعل رفع درجة حرارة‬ ‫املسعر ومحتوياته الى ‪.25.5̊C‬احسب كمية احلرارة املتحررة بوحدة‬ ‫‪ kJ/mol‬نتيجة احتراق ‪ 1 mole‬من الكلوكوز‪.‬على فرض ان السعة‬ ‫احلرارية للمسعر مهملة‪.‬‬ ‫احلــــل‪:‬‬ ‫التغير في درجات احلرارة‬ ‫‪∆T = (Tf -Ti)̊C = (25.5-21.0)̊C = 4.5̊C‬‬ ‫ميكن إيجاد كمية احلرارة باستخدام العالقة التالية الن السعة احلرارية للمسعر‬ ‫مهملة‪.‬‬ ‫)‪q (J) = ς (J/g.̊C) × m (g)× ∆T(̊C‬‬ ‫̊ ‪q (J) = 4.2 ( J/g‬‬ ‫‪. C) × 1200 (g) × 4.5 (̊C) = 22680 J‬‬ ‫ومبا اننا نريد حساب احلرارة املتحررة فإن هذه الكمية من احلرارة يجب أن‬ ‫تكون سالبة‪ ،‬أي تساوي)‪.(- 22680 J‬ولكوننا نحتاج احلرارة املتحررة‬ ‫من احتراق ‪ 1 mole‬من الكلوكوز فيجب ان نقسم هذه احلرارة على عدد‬ ‫املوالت املكافئة في ‪ 3 g‬من الكلوكوز‪.‬ونستخدم لهذا الغرض العالقة التي‬ ‫تربط عدد املوالت (‪ )n‬مع الكتلة (‪ )m‬والكتلة املولية (‪.)M‬‬ ‫)‪m (g‬‬ ‫)‪3 (g‬‬ ‫‪ = 0.017 mol‬ـــــــــــــــــــــــــــــــــ = ـــــــــــــــــــــــــــــ = )‪n (mol‬‬ ‫)‪M (g/ mol) 180 (g/ mol‬‬ ‫لذا فاحلرارة املتحررة من احتراق ‪ 1 mole‬من الكلوكوز تساوي‪:‬‬ ‫‪18‬‬  ‫‪-22680 J‬‬ ‫‪ = - 1334118 J/ mol‬ـــــــــــــــــــــــــــــ = ‪q‬‬ ‫‪0.017 mol‬‬ ‫وطاملا ان هذه احلرارة مت قياسها في املسعر املفتوح حتت تاثير الضغط اجلوي‬ ‫اي بثبوت الضغط فمعنى انها متثل انثالبي التفاعل اي ‪:‬‬ ‫مترين ‪2-1‬‬ ‫‪∆H = qP = - 1334118 J/ mol‬‬ ‫اذا مت حرق ‪ 3 g‬من مركب‬ ‫والوحدة ‪ J/ mol‬هي وحدة االنثالبي‪.‬واليجادها بوحدة ‪ kJ‬حتول وحدة ‪ J‬الهيدرازين (‪( )N2H4‬كتلته املولية‬ ‫تساوي ‪ )32 g/mole‬في مسعر‬ ‫الى ‪ kJ‬وحسب االتي‪:‬‬ ‫مفتوح يحتوي على ‪ 1000 g‬من املاء‬ ‫)‪1 (kJ‬‬ ‫(احلرارة النوعية للماء (‪)4.2 J/g.̊C‬‬ ‫ـــــــــــــــــــــ × )‪∆H (kJ/mol) = ∆H (J/ mol‬‬ ‫)‪1000 (J‬‬ ‫فإن درجة احلرارة ترتفع من ‪24.6̊C‬‬ ‫‪.28.2̊C‬احسب احلرارة‬ ‫الى‬ ‫)‪1 (kJ‬‬ ‫املتحررة نتيجـــــــة االحتراق واالنثالبي‬ ‫ـــــــــــــــــــــ × )‪∆H (kJ/mol) = - 1334118 (J/ mol‬‬ ‫)‪1000 (J‬‬ ‫الحتراق ‪ 1 mole‬من الهيدرازين‬ ‫‪= - 1334 kJ/mol‬‬ ‫بوحــدة ‪ kJ/mol‬على افتراض ان‬ ‫لذا فكمية احلرارة‪ ،‬اي‪ :‬انثالبي احتراق مول واحد من الكلوكوز تساوي السعة احلرارية للمسعر مهملة‪.‬‬ ‫ج‪- 161 kJ/mol :‬‬ ‫‪. - 1334 kJ/mol‬‬ ‫‪ 10-1‬المعادلة الكيميائية الحرارية‬ ‫تختلف كتابة املعادلة الكيميائية احلرارية (التي تعبر عن التفاعالت‬ ‫الكيميائية والتغيرات الفيزيائية) عن كتابة املعادالت الكيميائية االخرى‪.‬‬ ‫فالبد للمعادلة الكيميائية احلرارية ان تبني ما يأتي‪:‬‬ ‫‪ - 1‬اشارة التغير في االنثالبي املصاحبة للتفاعل الكيميائي او التغير‬ ‫الفيزيائي اي ان تكون ذات اشارة سالبة او موجبة‪.‬فاالشارة املوجبة‬ ‫لالنثالبي تعني ان التفاعل او العملية ماصة للحرارة‪.‬فعلى سبيل املثال‪،‬‬ ‫يعبر عن عملية انصهار اجلليد‪:‬‬ ‫)‪H2O(s‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪∆H = 6 kJ/mol‬‬ ‫وهذا يعني انه يتم امتصاص حرارة مقدارها ‪ 6 kJ/mol‬عند درجة حرارة‬ ‫‪ 25̊C‬وضغط ‪.1 atm‬وميكن تضمني احلرارة املمتصة في املعادلة احلرارية‬ ‫نفسها بوضعها مع املواد املتفاعلة (الطرف االيسر للتفاعل) وعلى الشكلاالتي‪:‬‬ ‫‪19‬‬  ‫‪H2O(s)+ 6 kJ/mol‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫اما االشارة السالبة لالنثالبي فانها تعني ان العملية باعثة للحرارة‪.‬فعلى‬ ‫سبيل املثال‪ ،‬التفاعل االتي‪:‬‬ ‫)‪CH4(g) + 2O2(g‬‬ ‫‪CO2(g) + 2H2O (l) ∆H = -890 kJ/mol‬‬ ‫وهذا يعني انه مت حترر (انبعاث) حرارة مقدارها ‪ 890 kJ/mol‬عند حرق‬ ‫‪ 1 mole‬من غاز امليثان عند درجة حرارة ‪ 25̊C‬وضغط ‪.1 atm‬‬ ‫وعندما تكون احلرارة منبعثة في التفاعل احلراري فيمكن كتابتها ضمن‬ ‫التفاعل الكيميائي مع النواجت ‪ ،‬فالتفاعل اعاله ميكن اعادة كتابته على‬ ‫الصورة االتية‪:‬‬ ‫)‪CH4(g) + 2O2(g‬‬ ‫‪CO2(g) + 2H2O (l) + 890 kJ/mol‬‬ ‫)‪H 2 O(l‬‬ ‫)‪CH4(g)+2O2(g‬‬ ‫تغير فيزيائي ماص للحرارة‬ ‫تفاعل باعث للحرارة‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫‪= + 6 kJ/mol‬‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫‪= -890 kJ/mol‬‬ ‫طاقة‬ ‫طاقة‬ ‫‪r‬‬ ‫‪r‬‬ ‫) ‪H 2O ( s‬‬ ‫)‪CO 2 (g)+2H 2 O(l‬‬ ‫‪∆H > 0‬‬ ‫‪∆H < 0‬‬ ‫‪∆H = +‬‬ ‫‪∆H = -‬‬ ‫انصهار الجليد ماص للحرارة‬ ‫‪ - 2‬يجب ذكر احلالة الفيزيائية للمواد الداخلة في التفاعل والناجتة منه‬ ‫وتفاعل احتراق الميثان تفاعل باعث‬ ‫للحرارة‪.‬‬ ‫وتستخدم لهذا الغرض عادة حروف هي ‪( s‬من ‪ solid‬وتعني صلب)‬ ‫و ‪( l‬من ‪ liquid‬وتعني سائل) و ‪( g‬من ‪ gas‬وتعني غاز) و ‪( aq‬من‬ ‫‪ aqueous‬وتعني “محلول مائي”)‪.‬ويعود السبب في ذلك الن كمية‬ ‫احلرارة املمتصة او املتحررة تتغير بتغير احلالة الفيزيائية ملواد التفاعل‪،‬‬ ‫واملثال التالي يوضح ذلك‪:‬‬ ‫‪20‬‬  ‫‪1‬‬ ‫)‪ O2(g‬ــــ ‪H2(g) +‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪∆H= -286 kJ/mol‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫)‪ O2(g‬ــــ ‪H2(g) +‬‬ ‫)‪H2O(g‬‬ ‫‪∆H = -242 kJ/mol‬‬ ‫‪2‬‬ ‫انتبه !‬ ‫‪ - 3‬اذا مت عكس العملية (تفاعل كيميائي او تغير فيزيائي) فاشارة انثالبي‬ ‫ان الفقرة (‪ )3‬هي احدى‬ ‫التفاعل تتغير من املوجب للسالب اذا كانت اشارتها موجبة في االصل‪،‬‬ ‫تطبيقات قانون البالس‪.‬حيث ان‬ ‫ومن السالب للموجب اذا كانت اشارتها سالبة في االصل‪.‬‬ ‫مفهومه كمية احلرارة املنبعثة تساوي‬ ‫)‪H2O(s‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪∆H = 6 kJ/mol‬‬ ‫كمية احلرارة املمتصة ألي تفاعل‬ ‫كيميائي أو تغير فيزيائي‪.‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫)‪H2O(s‬‬ ‫‪∆H = -6 kJ/mol‬‬ ‫‪ - 4‬عند ضرب أو قسمة طرفي املعادلة مبعامل عددي معني يجب ان جتري‬ ‫نفس العملية على قيمة االنثالبي‪.‬‬ ‫)‪H2O(s‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪∆H= 6 kJ/mol‬‬ ‫)‪2H2O(s‬‬ ‫)‪2H2O(l‬‬ ‫‪∆H = 2 × 6 kJ/mol = 12 kJ/mol‬‬ ‫‪ 11-1‬انثالبي التفاعل القياسية ‪Standard Enthalpy of Reaction‬‬ ‫عندما يتم قياس قيمة االنثالبي عند الظروف القياسية احمليطة‬ ‫بالتفاعل والتي هي درجة حرارة ‪ )298 K( 25̊C‬وضغط ‪،1 atm‬‬ ‫تسمى القيمة املقاسة باالنثالبي القياسية للتفاعل ويرمز لها بالرمز‬ ‫̊‪.∆H‬والبد هنا ان نشير الى عدم االلتباس مع الظروف القياسية‬ ‫‪r‬‬ ‫التي اشرنا لها في السنوات السابقة عند دراستنا للغازات ورمزنا‬ ‫لها بالرمز (‪)Standard Temperture and Pressure‬‬ ‫(‪ )STP‬والتي هي درجة حرارة ‪ )273 K( 0̊C‬وضغط ‪.1 atm‬‬ ‫لنكتب االن تفاع ً‬ ‫ال حراري ًا يشتمل على جميع النقاط التي اشير اليها اعاله ‪.‬‬ ‫)‪C5H12(l) + 8O2(g‬‬ ‫̊‪5CO2(g) + 6H2O(l) ∆H‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪= -3523 kJ/mol‬‬ ‫والتي نقرأها على الصورة اآلتية‪:‬‬ ‫ان مول واحد من البنتان السائل ‪ C5H12‬مت حرقة مع ‪ 8‬مول من غاز االوكسجني‬ ‫‪21‬‬ ‫لينتج ‪ 5‬مول من ثنائي اوكسيد الكاربون الغاز و ‪ 6‬مول من املاء السائل‬ ‫وحتررت حرارة مقدارها ‪ 3523 kJ‬من عملية احلرق عند ظروف قياسية هي‬ ‫‪ 25̊C‬وضغط ‪.1 atm‬‬ ‫‪ 12-1‬انواع االنثالبيات‬ ‫‪Standard Enthalpy of Formation‬‬ ‫‪ 1-12-1‬انثاليب التكوين القياسية‬ ‫̊‪ f( ∆H‬من ‪formation‬‬ ‫‪f‬‬ ‫يرمز إلنثالبي التكوين القياسية بالرمز‬ ‫وتعني تكوين) وتعرف بانها احلرارة الالزمة (ممتصة او منبعثة) لتكوين‬ ‫مول واحد من اي مركب من عناصره االساسية املتواجدة بأثبت صورها في‬ ‫الظروف القياسية ‪ 25̊C‬وضغط ‪.1 atm‬ونعني العناصر بأثبت صورها‬ ‫اي حالتها القياسية عند الظروف القياسية املشار اليها‪.‬فالهيدروجني تكون‬ ‫حالته الغازية هي الصورة االثبت والزئبق السائل واملغنسيوم الصلب هي‬ ‫الصور االثبت النها متثل احلاالت املوجودة حتت الظروف القياسية ‪25̊C‬‬ ‫وضغط ‪.1 atm‬توجد لبعض العناصر اكثر من صورة في الظروف‬ ‫القياسية‪ ،‬مثال ذلك فعنصر الكاربون ميكن ان يوجد على شكل كرافيــــت‬ ‫(‪ )graphite‬وماس (‪ ،)diamond‬ولكن يعتبر الكرافيت هو الصورة‬ ‫االثبت‪ ،‬والكبريت ميكن ان يوجد على صورة كبريت معينـــــي (‪)Srhombic‬‬ ‫وكبريت موشـــــــــــوري (‪ )Sorthorhombic‬لكن املعيني هو االثبت‪.‬‬ ‫ومن املتفق عليه (حسب االحتاد الدولي للكيمياء الصرفة والتطبيقية‬ ‫̊‪ ∆H‬جلميع العناصر في حالتها القياسية (اثبت‬ ‫‪f‬‬ ‫‪ )IUPAC‬ان قيمة‬ ‫صورة للعنصر) تساوي صفراً‪.‬‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫‪(Element) = 0 kJ/mol‬‬ ‫‪f‬‬ ‫حيث ان (‪ )Element‬تعني عنصراً‪.‬‬ ‫فطاملا ان االوكسجني الغاز هو أثبت صورة لالوكســــــــجني فقيمة‬ ‫̊‪ ∆H‬وكاربـــــــــــــــــــــون الكرافــــــــــــــــيت‬ ‫‪(O ) = 0 kJ/mol‬‬ ‫‪f‬‬ ‫‪2‬‬ ‫(‪ )graphite‬هو اثبت صورة من كاربون املاس (‪ )diamond‬لذا‬ ‫̊‪ ∆H‬وهكذا‪.‬واالمثلة التالية توضح‬ ‫‪f‬‬ ‫‪(C(graphite)) = 0 kJ/mol‬‬ ‫معادالت التكوين لبعض املواد ‪:‬‬ ‫‪22‬‬  ‫‪1‬‬ ‫‪(H O )= - 286 kJ/mol‬‬ ‫)‪ O2(g‬ــــ ‪H2(g) +‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫)‪2 (l‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪f‬‬ ‫‪ P‬ــــ‪ H +2O + 1‬ــــ‪3‬‬ ‫̊‪H3PO4(s) ∆H‬‬ ‫‪(H PO ) = - 1279 kJ/mol‬‬ ‫)‪2 2(g‬‬ ‫)‪2(g‬‬ ‫)‪4 4(s‬‬ ‫‪f‬‬ ‫‪3‬‬ ‫)‪4(s‬‬ ‫)‪Mg(s) + Cl2(g‬‬ ‫)‪MgCl2(s‬‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫‪(MgCl ) = - 642 kJ/mol‬‬ ‫)‪2(s‬‬ ‫‪f‬‬ ‫اجلدول قيم انثالبي التكوين‬ ‫̊‪ ∆H‬لبعض املركبات‬ ‫‪f‬‬ ‫القياسية‬ ‫)‪C(graphite) + O2(g‬‬ ‫)‪CO2(g‬‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫‪(CO ) = - 394 kJ/mol‬‬ ‫‪f‬‬ ‫)‪2(g‬‬ ‫اجلدول ‪2-1‬‬ ‫̊‪ ∆H‬لبعض املركبات الكيميائيـــــــــــــــــة‪.‬‬ ‫‪f‬‬ ‫يبني اجلدول (‪ )2-1‬قيم‬ ‫نالحظ احيان ًا ظهور كسور في املعادلة احلرارية‪ ،‬ويعود ذلك بسبب كتابة قيم انثالبي التكوين القياسية‬ ‫̊‪ ∆H‬لبعض املركبات‬‫‪f‬‬ ‫املعادلة الكيميائية التي متثل تكوين مول واحد من املركب املراد تكوينه‪.‬لذا‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫املادة‬ ‫نلجأ لتغيير عدد موالت املواد املتفاعلة‪.‬‬ ‫‪f‬‬ ‫(‪)kJ/ mol‬‬ ‫ ‬ ‫يجب االنتباه الى أن املعادلة احلرارية التي حتقق شروط االنثالبي القياسية‬ ‫‪-32‬‬ ‫)‪Ag2S(s‬‬ ‫̊‪ ∆H‬متثل تكون مول واحد من املادة ومن عناصرها االساسية‬ ‫‪f‬‬ ‫للتكوين‬ ‫‪-1219‬‬ ‫باثبت صورها‪.‬لكن يجب ان نتذكر ان حرارة التفاعل القياسية لتفاعل ما )‪BaCO3(s‬‬ ‫‪-795‬‬ ‫)‪CaCl2(s‬‬ ‫̊‪.∆H‬فعلى سبيل املثال‪،‬‬ ‫‪f‬‬ ‫̊‪ ∆H‬قد ال تساوي حرارة التكوين القياسية‬ ‫‪r‬‬ ‫‪-75‬‬ ‫‪CH‬‬ ‫̊‪ ∆H‬للتفاعل التالي الباعث للحرارة تساوي ‪.-72 kJ‬‬ ‫‪r‬‬ ‫جند ان‬ ‫)‪4(g‬‬ ‫‪-239‬‬ ‫)‪CH3OH(l‬‬ ‫‪-394‬‬ ‫)‪CO2 (g‬‬ ‫)‪H2(g) + Br2(L‬‬ ‫̊‪2HBr(g) ∆H‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪= -72 kJ‬‬ ‫‪+227‬‬ ‫)‪C2H2 (g‬‬ ‫‪-125‬‬ ‫)‪C4H10 (g‬‬ ‫وعند النظر لهذه املعادلة جند ان مولني من ‪ HBr‬قد تكون نتيجة هذا التفاعل‪.‬‬ ‫‪-770‬‬ ‫لذا فان نصف احلرارة اي ‪ -36 kJ‬يجب ان تنبعث عندما يتكون مول واحد )‪CuSO4 (s‬‬ ‫‪-391‬‬ ‫من ‪ HBr‬من عناصرها االساسية بأثيت صورها لذا فأنثالبي التكوين القياسية )‪KClO3 (s‬‬ ‫‪-1278‬‬ ‫)‪MgSO4 (l‬‬ ‫للمركب ‪ HBr‬تساوي ‪:‬‬ ‫‪-286‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪-242‬‬ ‫)‪H2O(g‬‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫‪ ∆H̊ = -72‬ــــ‪(HBr) = 1‬‬ ‫‪ kJ/mol = -36 kJ/mol‬ــــــ‬ ‫‪f‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪-173‬‬ ‫)‪HNO3 (l‬‬ ‫‪-36‬‬ ‫)‪HBr(g‬‬ ‫وهذا مت استنتاجه من قسمة طرفي املعادلة على ‪2‬‬ ‫ــــ‪1‬‬ ‫ــــ‪1‬‬ ‫‪+26‬‬ ‫)‪HI(g‬‬ ‫)‪H + Br2(g‬‬ ‫)‪HBr(g‬‬ ‫‪2 2(g) 2‬‬ ‫‪23‬‬  ‫مثال‪3-1‬‬ ‫اذا علمت ان انثالبي التكوين القياسية للبنزين ‪ C6H6‬تساوي‬ ‫‪∆H̊ (C H ) = 49 kJ/mol‬اكتب املعادلة الكيميائية احلرارية‬ ‫‪f‬‬ ‫‪6 6‬‬ ‫مترين ‪3-1‬‬ ‫(‬ ‫)‬ ‫̊‪ ∆H‬مساوية الى ‪.∆Hf C6H6‬‬ ‫̊‬ ‫للتفاعل بحيث تكون‬ ‫‪r‬‬ ‫اذا علمت ان حرارة التكوين‬ ‫احلــــل‪:‬‬ ‫الكبريتيك‬ ‫حلامض‬ ‫القياســــية‬ ‫البد ان يتكون مول واحد من ‪ C6H6‬من عناصره االساسية باثبت صورها عند‬ ‫̊‪ ∆H‬تســــــــــــا و ي‬ ‫) ‪(H SO‬‬ ‫الظروف القياسية ‪ 25̊C‬وضغط ‪.1 atm‬‬ ‫‪f‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫( ‪. )- 8 1 4 1 k J / m o l‬ا كتب‬ ‫)‪6C(graphite) +3H2(g‬‬ ‫)‪C6H6 (l‬‬ ‫املعادلة الكيميائية احلرارية للتفاعل‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫‪r‬‬ ‫̊‪ ∆H‬مساوية الى ‪= ∆H̊ (C6H6) = 49 kJ/mol‬‬ ‫بحيث تكون ‪r‬‬ ‫‪f‬‬ ‫) ‪. ∆H̊(H SO‬‬ ‫‪f‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫مثال ‪4-1‬‬ ‫̊‪∆H‬‬‫‪r‬‬ ‫اي من التفاعالت التالية تساوي قيمة انثالبي التفاعل القياسية‬ ‫مترين ‪4-1‬‬ ‫̊‪ ∆H‬للمركبات املتكونة‪.‬‬ ‫‪f‬‬ ‫احسب انثالبي التفاعل القياسية لها الى قيمة انثالبي التكوين القياسية‬ ‫̊‪ ∆H‬للتفاعل التالي اذا علمت‬ ‫‪r‬‬ ‫)‪(1) 4Fe(s) + 3O2(g‬‬ ‫‪2Fe2O3(s) ∆H̊= -1625 kJ‬‬ ‫القياسية‬ ‫التكوين‬ ‫انثالبي‬ ‫ان‬ ‫‪r‬‬ ‫لفلوريد الهيدروجني (‪)HF‬تساوي‬ ‫‪∆H̊(HF) = -271 kJ/mol‬‬ ‫)‪(2) C(graphite) + O2(g‬‬ ‫)‪CO2(g‬‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫‪= - 394 kJ‬‬ ‫‪f‬‬ ‫‪r‬‬ ‫)‪H2(g) +F2(g‬‬ ‫)‪2HF(g‬‬ ‫‪1‬‬ ‫)‪ O2(g‬ــــ ‪(3) CO(g) +‬‬ ‫)‪CO2(g‬‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫‪= -283 kJ‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪r‬‬ ‫ج‪-542 kJ :‬‬ ‫احلــــل‪:‬‬ ‫التفاعل (‪ )1‬ال تساوي انثالبي التفاعل القياسية له الى انثالبي التكوين‬ ‫القياسية للمركب ‪ Fe2O3‬الن الناجت هو ‪.2 mole‬‬ ‫التفاعل (‪ )2‬تساوي انثالبي التفاعل القياسية له الى انثالبي التكوين القياسي‬ ‫للمركب ‪ CO2‬وذلك النه يحقق الشرطني بتكوين مول واحد من ‪ CO2‬من‬ ‫عناصره االساسية باثبت صورها‪.‬‬ ‫̊‪ ∆H‬وذلك الن املواد‬ ‫التفاعل (‪ )3‬ال تساوي ̊‪ ∆H‬له الى) ‪(CO‬‬ ‫‪f‬‬ ‫)‪2(g‬‬ ‫‪r‬‬ ‫املتفاعلة ليست عناصر باثبت صورها النه ‪ CO‬مركب‪.‬‬ ‫اجلواب التفاعل (‪)2‬‬ ‫‪24‬‬  ‫‪Standard Enthalpy of Combustion‬‬ ‫‪ 2-12-1‬انثاليب االحرتاق القياسية‬ ‫تشمل تفاعالت االحتراق تفاعل املواد (الوقود) مع االوكسجني‪.‬ففي‬ ‫االنظمة البايولوجية ُي َعدُّ الغذاء هو الوقود وعند حرقه داخل اجلسم تتحول املواد‬ ‫الكاربوهيدراتية الى سكر الكلوكوز لتزويد اجلسم بالطاقة‪.‬واحدى طرائق تدفئة‬ ‫املنازل او طبخ الغذاء هي حرق غاز البيوتان‪.‬ان حرق مول واحد من غاز البيوتان‬ ‫يحرر ‪ -2873 kJ‬من الطاقة حسب املعادلة االتية‪:‬‬ ‫‪13‬‬ ‫)‪ O2(g‬ــــ ‪C4H10(g) +‬‬ ‫̊‪4CO2(g) + 5H2O(l) ∆H‬‬ ‫‪c = -2873 kJ/mol‬‬ ‫‪2‬‬ ‫معظم السيارات تسير نتيجة حلرق الكازولني في محركاتها‪.‬ويعبر عن الكازولني‬ ‫على االغلب بسائل االوكتان (‪.)C8H18‬ان حرق مول واحد من االوكتان يحرر‬ ‫‪ 5471 kJ‬من الطاقة‪.‬‬ ‫‪C8H18 (l) + 25‬‬ ‫)‪ O2(g‬ــــ‬ ‫̊‪8CO2(g) + 9H2O (l) ∆H‬‬ ‫‪c = - 5471 kJ/mol‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ومثال آخر لتفاعالت االحتراق هو التفاعل احلاصل بني الهيدروجني‬ ‫واالوكسجني‪.‬‬ ‫ــــ‪1‬‬ ‫)‪H2(g) + O2(g‬‬ ‫̊‪H2O(l) ∆H‬‬ ‫‪= - 286 kJ/mol‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪c‬‬ ‫يزود احتراق الهيدروجني الطاقة التي ترفع سفن الفضاء الى القمر‪.‬‬ ‫̊‪ c( ∆H‬من ‪combustion‬‬ ‫‪c‬‬ ‫يرمز النثالبي االحتراق القياسية بالرمز‬ ‫وتعني احتراق) وتعرف بانها احلرارة املصاحبة من حرق مول واحد من اي مادة‬ ‫حرق ًا تام ًا مع االوكسجن عند الظروف القياسية من درجة حرارة ‪ 25̊C‬وضغط‬ ‫‪.1 atm‬يبني اجلدول (‪ )3-1‬قيم انثالبي االحتراق القياسية لبعض العناصر‬ ‫واملركبات الكيميائية‪.‬‬ ‫من املفيد أن نذكر أن نواجت حرق العناصر مع االوكسجني يؤدي الى تكوين‬ ‫أكاسيدها‪.‬اما حرق املواد العضوية الشائعة فينتج عنها غاز ثنائي أوكسيدالكاربون‬ ‫واملاء السائل باعث ًا حرارة نتيجة هذا االحتراق‪.‬فعلى سبيل املثال عند حرق‬ ‫الكلوكوز ‪ C6H12O6‬داخل جسم الكائن احلي يزود اجلسم بالطاقة الكافية ليقوم‬ ‫مبهامه احليوية‪.‬‬ ‫)‪C6H12O6 (s)+ 6O2(g‬‬ ‫̊‪6CO2(g)+ 6H2O(l) ∆H‬‬ ‫‪c = - 2808 kJ/mol‬‬ ‫̊‪ ∆H‬وانثالبي‬ ‫ان الشرط االساسي لتساوي انثالبي التفاعل القياسية ‪r‬‬ ‫̊‪ ∆H‬هي حرق مول واحد من املادة مع كمية وافية من‬ ‫االحتراق القياسية ‪c‬‬ ‫االوكسجني‪.‬ان أغلب تفاعالت االحتراق هي تفاعالت باعثة للحرارة‪.‬‬ ‫‪25‬‬  ‫مثال ‪5-1‬‬ ‫اكتب املعادلة الكيميائية احلرارية حلرق الكحول االثيلي السائل‬ ‫مترين ‪5-1‬‬ ‫اكتب معادلة تفاعل احتــــــــــــــــراق ))‪.(C2H5OH(l‬اذا علمت ان‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫(‬ ‫)‬ ‫غاز البروبان (‪ )C3H8‬اذا علمت ان‬ ‫‪c C2H5OH (l) = -1367 kJ/mol‬‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫(‬ ‫)‬ ‫‪c C3H8 = -2219 kJ/mol‬‬ ‫احلـــل‪:‬‬ ‫يحرق مول واحد من كحول االثيل السائل ))‪ (C2H5OH(l‬مع كمية‬ ‫وافية من ‪ O2‬ليبعث حرارة مقدارهـــا ‪.-1367 kJ/mol‬‬ ‫)‪C2H5OH(l) + 3O2(g‬‬ ‫)‪2CO2(g) + 3H2O(l‬‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫(‬ ‫)‬ ‫‪c C2H5OH(l) = -1367 kJ/mol‬‬ ‫‪ 3-12-1‬انثاليب التغريات الفزييائية ‪Enthalpy of physical changes‬‬ ‫تعرفنا في دراستنا السابقة بان حاالت املادة تتغير من طور الى طور‬ ‫آخر‪.‬فالتحول من احلالة السائلة الى احلالة الغازية تســـــــمى عملية التبخر‬ ‫(‪.)vaporization‬وتسمى احلرارة الالزمة لتبخر مول واحد من اي مادة‬ ‫اجلدول ‪3-1‬‬ ‫قيم انثالبي االحتراق القياسية بانثالبي التبخر ويرمز لها ‪ vap( ∆Hvap‬من ‪ vaporization‬وتعني‬ ‫ال يتبخر مول واحد من املاء السائل الى بخار املاء ممتص ًا حرارة‬‫̊‪ ∆H‬لبعض العناصر واملركبات تبخر)‪.‬فمث ً‬ ‫‪c‬‬ ‫مقدارها ‪ 44 kJ‬وحسب املعادلة االتية‪:‬‬ ‫̊‪∆H‬‬ ‫‪c‬‬ ‫املادة‬ ‫‪vaporization‬‬ ‫‪kJ/ mol‬‬ ‫ ‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪H2O(g) ∆Hvap = 44 kJ/mol‬‬ ‫‪-5644‬‬ ‫)‪C12H22O11(s‬‬ ‫‪ -5471‬وعكس هذا التفاعل هو التكثيف اي حتول بخار املاء الى سائل‪.‬يرمز النثالبي‬ ‫)‪C8H18(l‬‬ ‫‪ -2808‬التكثيف بالرمز ‪ cond( ∆Hcond‬من ‪ condensation‬وتعني تكثيف)‪.‬‬ ‫)‪C6H12O6(s‬‬ ‫‪ -2219‬ومبا ان هذا التفاعل هو عكس عملية التبخر لذلك فقيمة ‪ ∆Hcond‬للماء‬ ‫)‪C3H8(g‬‬ ‫‪ -891‬هي نفسها ‪ ∆Hvap‬وبعكس االشارة‪.‬‬ ‫)‪CH4(g‬‬ ‫‪-394‬‬ ‫)‪C(graphite‬‬ ‫‪condesation‬‬ ‫)‪H2O(g‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪∆Hcond= - 44kJ/mol‬‬ ‫‪-286‬‬ ‫)‪H2(g‬‬ ‫‪-1367‬‬ ‫)‪C2H5OH(l‬‬ ‫وهناك عملية فيزيائيةاخرى هي انتقال حالة املادة من الطور الصلب الى‬ ‫‪ -1411‬الطور السائل وتسمى عملية االنصهار (‪ )Fusion‬ويرمز للحرارة الالزمة‬ ‫)‪C2H4(g‬‬ ‫‪ -298‬النصهار مول واحد من اي مادة صلبة وحتولها الى الطور السائل بانثالبي‬ ‫)‪S(rhombic‬‬ ‫‪ -383‬االنصهار ‪ fus) ∆Hfus‬من ‪ fusion‬وتعني انصهار)‪.‬فانصهار مول واحد‬ ‫)‪NH3(g‬‬ ‫من اجلليد الى املاء السائل يجري بامتصاص حرارة مقدارها ‪.6 kJ/mol‬‬ ‫‪fusion‬‬ ‫)‪H2O(s‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪∆Hfus = 6 kJ/mol‬‬ ‫‪26‬‬  ‫وعكس عملية االنصهار هي التبلور (االجنماد) (‪)crystallization‬‬ ‫ويرمز النثالبي االجنماد او التبلور بالرمــــــــــز ‪ cryst) ∆Hcryst‬من‬ ‫‪ crystallization‬وتعني التبلور)‪.‬والجنماد مول واحد من املاء اي حتوله‬ ‫من الطور السائل الى الطور الصلب ميكن متثيله باملعادلة االتية ‪:‬‬ ‫‪crystallization‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪H2O(s) ∆Hcryst = -6 kJ/mol‬‬ ‫وملخص ملا جاء اعاله ميكن كتابة العالقات االتية‪:‬‬ ‫‪ ∆Hfus = - ∆Hcryst‬و ‪∆Hvap = - ∆Hcond‬‬ ‫تكون انثالبي التبخر واالنصهار جميعها ذات قيم موجبة اي انها حرارة ممتصة‪.‬‬ ‫بينما تكون انثالبي التكثيف واالجنماد ذات قيم سالبة‪ ،‬اي‪ :‬انها حرارة منبعثة‪.‬‬ ‫مثال ‪6-1‬‬ ‫اذا علمت ان انثالبي التبخر لالمونيا تساوي ‪. 23 kJ/mole‬احسب‬ ‫انثالبي التكثيف لالمونيا‪.‬‬ ‫احلـــل‪:‬‬ ‫معادلة التبخر لالمونيا تكتب على الصورة االتية ‪:‬‬ ‫مترين ‪6-1‬‬ ‫اذا علمت ان انثالبي االنصهار‬ ‫)‪NH3(l) vap. NH3(g‬‬ ‫‪∆HVap = 23 kJ/mol‬‬ ‫حلامض اخلليك (‪)CH COOH‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ومبا ان عملية التكثيف هي عكس عملية التبخر اي ان ‪:‬‬ ‫الثلجي ‪. 5.11 kJ/mol‬احسب‬ ‫انثالبي االجنماد لهذا احلامض‪.‬‬ ‫)‪NH3(g) cond. NH3(l‬‬ ‫ج ‪-5.11 kJ/mol :‬‬ ‫‪∆Hcond = - ∆Hvap = - 23 kJ / mol‬‬ ‫‪ 13-1‬طرائق حساب انثالبي التفاعل القياسية‬ ‫‪ 1-13-1‬طريقة استخدام قانون هيس‬ ‫هنالك العديد من املركبات الكيميائية ال ميكن تصنيعها بشكل مباشر من‬ ‫عناصرها وذلك السباب عديدة منها ان التفاعل قد يسير ببطء شديد او تكون‬ ‫̊‪ ∆H‬لهذه التفاعالت‬ ‫‪r‬‬ ‫مركبات جانبية غير مرغوبة‪.‬لذا يتم اللجوء الى قياس‬ ‫بطريقة غير مباشرة‪ ،‬وتعتمد هذه الطريقة على قانون هيس (‪)Hess law‬‬ ‫الذي ينص على ان “عند حتويل املتفاعالت الى نواجت فان التغير في انثالبي‬ ‫التفاعل هو نفسه سواء مت التفاعل في خطوة واحدة او في سلسلة من اخلطوات”‪.‬‬ ‫‪27‬‬ ‫وبكلمات اخرى‪ ،‬اذا استطعنا جتزئة التفاعل الى سلسلة من تفاعالت ميكن قياس‬ ‫̊‪ ∆H‬للتفاعل الكلي‪.‬يعتمد قانون هيس على‬ ‫‪r‬‬ ‫̊‪ ∆H‬لها‪ ،‬فانه ميكن حساب‬ ‫‪r‬‬ ‫̊‪ ∆H‬هي دالة حالة اي انها تعتمد على احلالة االبتدائية واحلالة النهائية‬‫‪r‬‬ ‫حقيقة ان‬ ‫للنظام فقط (اي على طبيعة املتفاعالت والنواجت)‪.‬والتعتمد على املسارات التي‬ ‫يسلكها التفاعل للتحول من املواد املتفاعلة الى املواد الناجتة‪.‬وميكن متثيل قانون‬ ‫هيس بالطاقة التي يصرفها املصعد عند االنتقال من الطابق االول للسادس في‬ ‫عمارة مباشرة او توقفه عند كل طابق خالل صعوده‪.‬‬ ‫فعلى سبيل املثال‪ ،‬ال ميكن قياس احلرارة املنبعثة مباشرة عندما