حظة ظروا ل ت ن حظة ا ظروا ل ت ن اي ي وشوفوا فصل وشوفوا فصل

::مقدمه مقدمه 10-110-1الكيمياء فروع من الحرارية الكيمياء تعتبر

المهمة الفيزيائيهمجالها:مجالها:

التي الحرارية التغيرات بدراسة تعنىالكيميائيه التحوالت ترافق

: إلى :وتهدف إلى وتهدفأو/ 1 تنطلق التي الطاقة كميات تقدير

العمليات في حرارة شكل على تمتصالمختلفة

لحساب/ 2 مناسبة طرق وتطوير ابتكارإلى اللجوء دون الحرارية التغيرات هذه

المهمة المخبريه التجارب

معين/ 1 تفاعل في تمتص أو تنطلق الحرارة كانت إذا فيما تعرفالحرارة هذه إلزالة االزمه االحتياطات تؤخذ أن الحاله هذه في يجب J اذا

لكي التفاعل يستمر

الحرارة/ 2 هذه مقدار ما تعرف أنحرارة التفاعل نعطي أو نزود أن الحاله هذه في يجب J اذا

الزمه

أن العمليه الناحية من J جدا المهم 000من

عليه تعتمد الذي األساس لذلك: الحرارية الكيمياء

الطاقة حفظ قانون هوتستحدث ) وال تفنى ال الطاقة

العدم ( من

EnergyEnergy الطاقة الطاقة10-210-2

EnergyEnergy الطاقة الطاقة10-210-2

لماذا يرافق التغيرات الكيميائيه تغيرات في الطاقة؟ توجد قوه تربط

J وهي الذرات معا)الرابطه الكيميائيه(

<-------H2(g)+CL2(g)مثال:2HCL (g)

اذا, لمعرفه التغير في الطاقة وتحديد اذا, لمعرفه التغير في الطاقة وتحديد **نوعها هل هي تنطلق أو تمتص في هذا نوعها هل هي تنطلق أو تمتص في هذا

التفاعل البد من معرفة كيف يتم هذا التفاعل البد من معرفة كيف يتم هذا التفاعل البد من:التفاعل البد من:

وهذه تحتاج H-H ,CL-CL/ تحطيم الروابط 1إلى طاقة

, وهذه عند تكوينها H-CL/ تكوين الرابطه 2تحتاج إلى طاقه

طاقه جزيئات المواد الناتجة < أو > طاقه جزيئات المواد المتفاعلة

J ) محصلة تغيرات الطاقة الناتجة عن تحطيم اذاوتكوين الروابط الكيميائيه تعرف بـــحرارة

التفاعل (

للتفاعل/ 1 مميزه خاصيه التفاعل حراره تعتبرالكيميائي

اكتماله تحديد في رئيسي وعاملالعمليات/ 2 من كثير تكاليف من كبير جزء

الصناعيه لهاالضوء االزمه الطاقة تكلفة عن ناتج

طاقهCO2+H2O----------->C6H12O6+O2

--------------<CO2+CO+ C+O2طاقه

10-3 الحرارة

تعريفها:تعريفها: هي الطاقه التي تنتقل من جسم أو

نظام إلى جسم أو نظام اخر عند درجات حراره مختلفه

قاعدة:قاعدة:-كلما كان الفرق في درجه الحراره 1

J, كلما زادت قابلية انتقال الحراره كبيراJ من الجسم 2 - تنتقل الحراره دائما

J الحار إلى الجسم األقل حراره تلقائياJ والعكس اليحدث تلقائيا

وحدات الحراره:وحدات الحراره:

المنظمه العالميه للمقاييس واألوزان ((J من توصي باعتماد وحدة الجول بدال

(السعر الحراري

Joulوحدات قياس الحرارة هي الجول ) ( J( ويرمز لها )

Calory =4.184 J1

(Calorieكالورى) هي كميه الحراره الالزمه لرفع درجه حراره جرام واحد من الماء النقي من

() 14.5 C)( 15.5 ) إلى C( : لكتله heat capacityالسعه الحراريه

)Cمعينه من الماده يرمز لها بالرمز (وهي كتله الحراره االزمه لرفع درجه حراره كتله معينه من الماده درجه

)J\Cمئويه واحده ووحداتها ((

: Specific heatالحراره النوعيه )Pيرمز لها بالرمز (

وهي السعه الحراريه لكل جرام من الماده أو

هي كميه الحراره الالزمه لرفع درجه جرام واحد من الماده درجه

مئويه واحده ووحدتها))J\g.C (

السعه الحراريه= الكتله * الحراره النوعيه

C=m*P ) qكمية الحراره المستقله(

((المكتسبه أو المفقوده)q=c * t q=P*m*

t فعندما يسخن الجسم تكون

t>0,اذا q>0 t<0 وعندما يبرد الجسم تكون

, q<0 اذاومن هنا نتعرف على مفهوم

.االنثالبي:430) ص 1-10مثال(

10-4 حرارة

التفاعل:

عنnnد دراسnnه تغnnير كيميnnائي أو فيزيnائي في نظnام معين مكnون من مnnادة أو مnnزيج من المnnواد في حالnnة تnnوازن حnnراري مnnع

درجnnه 25محيطnnه عنnnد درجnnه مئويnه نفnترض أن درجnه حnرارة النظnام تnزداد عنnدما بnدأ التغnير في الحnدوث فnإن درجnه الحnراره تتnدفق من النظnام إلى المحيnط وسnnnوف تسnnnتمر في التnnnدفق حnnتى يتوقnnف التفاعnnل وتصnnبح درجnnه حnnرارة النظnnام مسnnاويه

لدرجة حرارة المحيط

يوجد نوعان:يوجد نوعان:/ التفاعل الناشر للحرارة :يعتبر / التفاعل الناشر للحرارة :يعتبر 11

التفاعل ناشرا, أو طاردا, للحرارة التفاعل ناشرا, أو طاردا, للحرارة عندما تنطلق كميه من الحراره عندما تنطلق كميه من الحراره

00من النظام إلى المحيط من النظام إلى المحيط ويرمز لكميه الحراره هذه بالرمز ويرمز لكميه الحراره هذه بالرمز

qq وتكون إشارته سالبه وتنخفض وتكون إشارته سالبه وتنخفض طاقه النظامطاقه النظام

/ التفاعل الماص للحراره :يعتبر / التفاعل الماص للحراره :يعتبر 22التفاعل ماصا, للحراره عندما التفاعل ماصا, للحراره عندما

يمتص النظام كميه من الحراره يمتص النظام كميه من الحراره 00من المحيط من المحيط

ويرمز لكميه الحراره هذه بالرمز ويرمز لكميه الحراره هذه بالرمز qq وتكون إشارته موجبه وتزيد وتكون إشارته موجبه وتزيد

طاقه النظامطاقه النظام

CH4(g)+2O2(g)--------> CO2(g)+2H2O(aq)(

q= - 890 KJ اذا, التفاعل طارد للحراره

2HgO(S)----------> 2Hg(L)+O2(g) q= +181.6 KJ

التفاعل ماص للحراره

العمليات التي تحدث عند ضغط ثابت أكثر شيوعا, من التي تحدث عند حجم ثابت كذلك فإن قياس الحراره

الممتصه أو المنطلقه نتيجه حدوث تفاعل كيميائي يحدث

عند ضغط ثابت (الجوي) أسهل من قياسها عند حجم

ودرجه حراره ثابتينوبالتالي فعند ضغط ثابت

0يتغير الحجم عادة

اإلنثnnnnالبي :10-5

حراره التفاعل عند ضغط ثابت لها عالقه وطيده بخاصيه مهمه للمواد

المتفاعله أو الناتجه وتسمى باإلنثالبي أو المحتوى ) Hالحراري وبرمز لها بالرمز(

الموجود في المادهوهي خاصيه مهمه للمادة •

مثل الكتله والحجم فكل ماده لها كميه محدده من االنثالبي

يعتمد انثالبي الماده على •كميه المادة

مولين من مادة معينه تحتوي •على مقدار من االنثالبي

يساوي ضعف مايحتويه مول واحد من هذه الماده

وتعتمد كميه االنثالبي في مول واحد من الماده على الضغط ودرجه الحراره وهي متغيرات تحدد حالة

المادة

اذا, اإلنثالبي يوصف بأنه تnnnابع لحالة

النظامويعرف بأنه يختص

بقياس الحراره الممتصه أو

المنطلقه نتيجه لحدوث تفاعل

كيميائي يحدث عند ضغط ثابت

H=qp

H هو التغير في: االنثالبي ألي عمليه تحدث عند ضغط ثابت ويساوي :

كميه الحراره المنتقله(الحرارة

المنطلقه أو الممتصه خالل العمليه)

= الفرق بين االنثالبي في نهاية العمليه

واالنثالبي عند البدايه

H=Hf – Hi

قيمة االنثالبي النهائيه للنظام=

Hf قيمة

االنثالبي اإلبتدائيه للنظام= Hi

وفي التفاعالت الكيميائيه فإن انثالبي المواد الناتجه

يختلف عن انثالبي المواد المتفاعله

إنثالبي التفاعل: هو التغير في االنثالبي ألي تفاعل

ويساوي حراره التفاعل عند ضغط ثابت

انثالبي المواد الناتجه

npHR npHP- H =

انثالبي المواد المتفاعله

npعدد الموال ت ألي مادة ناتجة = انثالبي مول واحد من الماده الناتجه

=HPوعادة

تكتب قيم إنثالبي التفاعل ضمن المعادله الكيميائيه

وتسمى المعادله (بالمعادله الكيميائيه الحراريه)

المعادلة الكيميائية الحرارية:المعادلة الكيميائية الحرارية:

إذا كتبت قيم إنثالبي التفاعل ضمن المعادلة الكيميائيه تسمى المعادلة حينئذ

بالمعادلة الكيميائيه الحرارية)g(+2O2)g(--< CO2)g(CH4)طارد

+2H2O)a( H= - 890 KJ( =S(--< 2Hg)L(+O2)g( H(2HgO)ماص

181.6 KJ (

*طريقه أخرى للتعبير عن *طريقه أخرى للتعبير عن في المعادلة في المعادلة HHقيمة قيمة

الكيميائيه الحراريه:الكيميائيه الحراريه: لتفاعل تفكك Hنالحظ أن قيمة

أكسيد الزئبق في حالة تفكك مولين , وبذلك يمكن كتابة

Hالمعادلة لنحصل على لتفكك مول واحد من أكسيد

الزئبق كما يلي :

+)HgO)S(--< Hg)Lحرارة O2)g( H= 90.8 KJ

الطريnnقة:الطريnnقة:

توزن المعادلة بحيث يظهر مول واحد من المادة المتفاعلة حتى

لو تطلب األمر أن تظهر معامالت المواد المتفاعلة أو

الناتجة األخرى كسريه ثم نقسم األصليه على معامل Hقيمه

المادة المطلوبةفي المعادلة األصلية يجب توضيح الحالة

الفيزيائية لكل مادة في التفاعل في المعادلة الكيميائية الحرارية

S , L , g , aq

إصالحات كتابة المعادالت إصالحات كتابة المعادالت ::الكيميائيه الحراريهالكيميائيه الحراريه

-تتحرر كمية من الحراره في 1التفاعالت الناشره للحرارة

0 سالبهHوتكون إشارة وتمتص كمية من الحرارة في

التفاعالت الماصه للحرارة 0 موجبهHوتكون أشارة

لتفاعل H-تعطي قيم 2معين عند الشروط القياسيه

وضغط جوي C 25أي واحد(مالم ينص على خالف

ذلك)-تميز الحالة الفيزيائيه 3

للمواد الموجوده في التفاعل,وذلك بوضع الحروف

S ,L, g, aq بعد رمز المادة لتعبر عن كونها: صلبه , سائله, غازيه أو محلول

إصالحات كتابة المعادالت إصالحات كتابة المعادالت ::الكيميائيه الحراريهالكيميائيه الحراريه

- معامالت المواد المشتركه في 4التفاعل في المعادله الكيميائية تبين عدد الموالت من كل مادة

مشتركة في التفاعل ويمكن تتبع Hاستخدام الكسور, وقيم

كميات تلك المواد- إذا ضربت أو قسمت معامالت 5

يجب Hالمواد برقم , فإن قيمة أن تضرب أو تقسم على نفس

الرقم إذا H- يجب أن تتغير إشارة 6

عكست المعادلة الكيميائيه ألن H لتفاعل معين تساوي Hقيمة

لنفس التفاعل في اإلتجاه المعاكس وتختلف في اإلشارة

438 ص 3-10 مثال 438 ص 4-10 مثال

تغيرات األنثالبي القياسية :تغيرات األنثالبي القياسية :لنتمكن من مقارنة تغيرات حرارة

التفاعل للتفاعالت الكيميائيه المختلفة بشكل علمي فإنه من الضروري:

-معرفة درجات الحرارة التي قيست 1Hعندها

-معرفة الحالة الفيزيائية لكل مادة من 2المواد المتفاعلة أو الناتجه

تم االتفاق على تدوين حرارة التفاعل عندما تحدث التفاعالت عند الظروف

C 25عند القياسيه فقط أي ,298 K وضغط جوي واحد ويرمز لإلنثالبي في

(Hهذه الحاله بالرمز ) فإذا حدث التفاعل عند درجات

Hحرارة أقل أ أعلى فإن تحسب من قيمها المقاسه عند تلك

الدرجات

اإلنثالبي القياسي:اإلنثالبي القياسي:هي حرارة التفاعل القياسيه )أو

التغير في اإلنثالبي( عندما يحدث التفاعل تحت الظروف

( أي أن المواد T \ Pالطبيعيه)المتفاعله عند حاالتها القياسيه قد تحولت إلى مواد ناتجة عند

حاالتها القياسيهمجموع حرارت التكوين

القياسيه لجميع المواد الناتجه = (H)

مجموع حرارت التكوين القياسيه لجميع المواد المتفاعلهJ حرارة التفاعل القياسية = إذا

حرارة التكوين القياسية

: Heat of formation حرارة التكوين 10-7

إن تكون مركب من عناصره األولية من

أبسط التفاعالت الكيميائية

هي التغير من األنثالبي القياسية )H) عندما يتكون مول واحد من

مركب ما من عناصره األولية . ( fH)ويرمز لها بالرمز

∑= np ( H f)P- ∑nR (Hf)R

H

مالحظة هامة :حرارة التفاعل قد ال تساوي حرارة إن

التكوين القياسي �

H2 (g) + Br2 (g)---à 2HBr (g) H =-72.8 KJ

ألن حرارة التكوين للتفاعل هي التغير في اإلنثالبي القياسي عندما

يتكون مول واحد فقط من المادة

nوفي هذه المعادلة تكون موالن لHBr (g)من

= 36.4kj- =إذا,}حرارة التكوين للتفاعل{   H °/2

f)وتكون حرارة التكوين القياسي H ) صفرا, لجميع العناصر في حالتها القياسية

لn وجودها في T< Pالظروف الطبيعية والقياسية من

مثالمثالf≠ H صفر O =: األكسجين الذري

f = صفرO2 = األكسجين الجزئي H f≠ H صفر O3 =األكسجين األوزون

مثال آخر : الكربون : شكل

جرافيت وهو األكثر استقررا, عند الظروف القياسيه

f =صفر H واأللماس صفر = f H C(S) +O2(g) CO2(g) H=-393

KJ من عناصره األولية CO2يتكون

وحرارة التفاعل القياسي H =عبارة عن التغير في االنثالبي

H= H f (CO2g) - { H f (CS)+ H f (O2g)}

:وأخيرا حرارة التكوين في العادة كميات سالبة إال القليل منها وهذا يعني

أن تكون مركب ما من عناصره األولية هو تفاعل

ناشر للحراة بينما في العادة يجب أن تمتص حرارة

عندما يفتك مركبتها الى عناصر .

حرارة االحتراق10-8 HEAT of COMBUSTOR

:

هي تغير في االنثالبي القياسي المصاحب إلحتراق

مول واحد من مركب ما في حالته القياسية

إحتراقا, كامال, في جو من األكسجين عند الظروف القياسية

Cويرمز لها بالرمز )H

وبما أن المواد تحترق عند درجات حرارة أعلى

)298 K فإن قيم االنثالبي () K 298المعروفة عند (

تساوي كمية الحرارة الكلية المنطلقة أو الممتصة عندما تعود المواد إلى درجة حرارة

الغرفةويمكن استخدام قيمة حرارة

احتراق مركب ما لحساب حرارة تكوينه .كما في

المثال:446 ص 6-10مثال:

قياس حرارة التفاعل10-9

يتم قياس حرارة التفاعل :وذلك إما :أ-عند حجم ثابت بإستخدام المسعر

أو :عند ضغط ثابتCH4 (g) + 2O2(g) CO2 (g) + 2H2O (L) HC =-89OKJ

C6H6(L) + 15/2 O2 (g) -> 6CO2 (g) +3H2O

�)C =-3268KJ )nH

10-10 قانون

:هس

نظرا لصعوبة تقدير كميات الحرارة مخبريا,

وذلك لالسباب التالية :

أ: التفاعل بطيء.

ب: تفاعالت جانبية :تنتج مواد غير مرغوب

فيها بجانب المواد المطلوبه

لذلك نستخدم قانون هس في مثل هذة الحاالت كمية

الحرارة المصاحبة حيث يتعذر قياسها معمليا,.

نص القانون:

"حرارة التفاعل الكلية لتفاعل كيميائي معين

تساوي قيمة ثابتة سواء حدث تفاعل

مباشرة خالل خطوة أو خالل عدة خطوات."

H4وهذا يتوافق مع كون التغير

في االانثالبي تابع للحالة أي أن قيمة ال تعتمد على المسار

الذي يسلكه .H3H1

D A H2

C B التغير في الشكل ) H4 ( تمثل

) Aمن المادة () D(لتكون المادة مباشرة وحسب قانون هس فإن:

H4= H1+ H2+ H3

إثبات القانون:إثبات القانون:إن مجموع تغيرات

االنثالبي خالل دوره كاملة = صفر حسب قانون حفظ الطاقة. Aالدورة المأخوذة من

, ومن ثم B , C,Dوعبر مرة أخرى Aتعود إلى

∑ Hi= H1+ H2+ H3+(- H4)اذا

H4= H1+ H2+ H3

:أهمية قانون هستكمن في إمكانية 1.

لتفاعالت Hحساببطيئة جدا

تكمن في إمكانيه 2. للتفاعالت Hحساب

التي تتكون فيها نواتج جانبية.

( H) يستحيل قياس مثال:مثال:المصاحب

عمليا من عناصره (CO)لتكون األولية ))الكربون

واألكسجين((.1C (S)+ 1/2 O2 (g) CO (g) .2H ...?=

ألن هذا التفاعل غير ممكن دون

أثناء احتراق CO2تكون الكربون أي تكون نواتج

جانبيه .

) H( لكن يمكن قياس للتفاعلين التاليين :

2CO(g)+ 1/2 O2(g) CO2(g) H=-283.OKJ

.3C (S) + O2 (g) - CO2 (g) H=-393.5KJ

وعكسنا إشارة 2فإذا عكسنا التفاعل رقم H الخاصة به

نحصل على 3ثم جمعنا ذلك مع التفاعل 1التفاعل رقم

CO2 (g) -> CO (g) + 1/2 O2 (g) H=+283.OKJ

C(S) +O2 (g) ->CO2 (g) H=-393.5KJ

----------------------------------------------------C2 + 1/2 O2 (g) ->CO(g) H=-393.5KJ

من واحد لمول التكوين حرارة COوهذه

مالحظة:نتعامل هنا في جمع المعادالت الكيميائية وحرارة تفاعلها كما تتفاعل المعادالت

الجبريه.

:مثال آخراذا اردنا معرفة حرارة

التكوين القياسية للميثان CH4 (g) من عناصره األولية

)C,H ( فإن ذلك غير ممكنعمليا,

ألن تفاعل الكربون مع الهيدروجين ينتج عنه

مركبات هيدروكربونية مختلفة.

C(S) +2H2(g) CH4(g) H=?.......-1

للتفاعالت التالية: H ويمكن قياس

2.C(S) +O2 (g) CO2 (g) H =-393.5KJ

3.H 2(g) + 1/2 O2 (g) H2O(L) H=-285.9KJ 4. CH4(g) +2O2(g) CO2(g)+2H2O(L) H=-

890.0KJ

5 لتصبح الرقم 2 * 3بضرب المعادلة 5.2H 2(g)+O 2(g)2H2O H=2(-285.9)KJ

المعادلة المعادلة وعكس إشارة 44وعكس عكسي إشارة مع عكسي رقم HH مع رقم لتصبح لتصبح66

CO2(G)+2H2O(L)CO2(G)+2H2O(L) CH4(g)+2O2(g) CH4(g)+2O2(g) H=890.0 KJH=890.0 KJ

المعادالت المعادالت جمع , 66++55++22جمع , جبريا جبريا: المطلوب على :تحصل المطلوب على تحصل

66..C (S)+2H 2(g)C (S)+2H 2(g)CH4(g) Hf =-75.3KJ/MOLCH4(g) Hf =-75.3KJ/MOL