بحث عن المعادلات الكيميائية الحرارية
الكيمياء الحرارية هي من الفروع الكيميائية المهتمة بدراسة الخصائص الحرارية الخاصة بالتفاعلات الكيميائية، والآن سنقوم بإعداد بحث عن المعادلات الكيميائية الحرارية.
مقدمة بحث عن المعادلات الكيميائية الحرارية
تم استخدام أول المسعرات الثلجية في العالم عام 1782، بواسطة انطوان لافوازيه سيمون لابلاس، للتعرف على الحرارة التي تم تحويلها بمختلف التغيرات الكيميائية، وكانت حساباتهم مبنية على اكتشافات جوزف بلاك السابقة في الحرارة الكامنة، وهذه التجارب كانت بمثابة البداية الكيمياء الحرارية.
الكيمياء الحرارية Thermochemistry هي الدراسة للأفعال الحرارية التي ترافق التفاعلات الكيميائية، وبعض هذه التفاعلات تعمل على انبعاث الحرارة Exothermic كاحتراق الفحم بالهواء.
وينتج عن هذا التفاعل ارتفاع في درجات الحرارة له، والبعض الأخر يكون ماص للحرارة Endothermic مثل تفاعل الفحم المشتعل مع أبخرة المياه، وفي بعض الحالات النادرة يكون الفعل الحراري منعدمًا بشكل كامل، كما يحدث تفاعل الكحوليات مع الخل والتي ينتج عنها ما يعرف بالستر.
ويوجد حرارة التفاعل عند درجة T، وهي الكمية الخاصة بالحرارة المقدرة بـ جول، والتي تكون منتشرة أو ممتصة خلال التفاعل، المتبادل من المواد التي تتفاعل ونواتجها مع الأوساط الخارجية بعد رجوع كل هذه المواد للدرجة T حيث ابتداء التفاعل.
والذي تم اصطلاحه باعتبار الكمية الخاصة بالحرارة عبارة عن مقدار جبري سالب لجميع التفاعلات التي تنشر الحرارة، وموجبة لجميع التفاعلات التي تمتص الحرارة.
الكيمياء الحرارية بالديناميكا الحرارية والكيمياء الطبيعية هي دراسة لإصدار الحرارة أو بامتصاصها بالتفاعل الكيميائي، وتهتم بشكل عام بعملية التبادل للحرارة بمرافق التحولات، الاختلاط والتحول للحالة والتفاعل الكيميائي وما إلى ذلك.
وتشتمل هذه الحسابات للكميات من حيث السعة الحرارية والحرارة للاحتراق والحرارة للتشكيل.
شاهد أيضًا: ما هو تصنيف التفاعلات الكيميائية وأنواعها المتعددة
القوانين التي تعتمد عليها الكيمياء الحرارية
قانون لافوازييه ولابلاس
- تم التوصل إلى هذا القانون عام م 1782، ويقول إن التبادل الحراري الذي يصاحب التحول = عكس التبادل الحراري الذي يصاحب التحول بالجهة المعاكسة.
قانون هس
- تم التوصل إلى هذا القانون عام 1840م، ويقول إن التبادل الحراري الذي يصاحب التحول هو ذاته إذا ما تم بعملية واحدة أو بعدة خطوات.
حرارة التفاعلات
- بتطبيق مبدأ ترموديناميك الأول ” ر: تحريك حراري” على التفاعل يُشير إلى القانون هو الذي نص على أن الحرارة التي ترافق أي مفاعل متعلقة بحالتين، حالة ابتدائية وحالة نهائية.
- وهي المستقلة الطريق المسلوك ” طبيعتها وعدد مراحلها على سبيل المثال” على أن يتم البدء في التفاعل بالضغط الثابت أو بالحجم الثابت.
- التفاعلات تتوافق بشكل عملي مع اي من هذه الشروط، فهت تحدث بالحجم الثابت إذا تم إجرائها بالمفاعل المغلق مثل محرك الاحتراق الداخلي، أو إذا كان الحجم للنواتج متماثل بحج المواد المتفاعلة (كل المواد أيًا كانت صلبة أو سائلة لها كتل بأحجام متقاربة، أو بحالة الغازات.
- فإذا كان العدد الخاص بالمولات الداخلية بالتفاعل يساوي عدد مولات النتائج)، أما كل التفاعلات التي تحدث تحت ضغطًا جويًا فهذا التفاعلات تحدث تحت الضغط الثابت.
- و للتفريق بين الحالتين يمكن البدء من التغيير الطاقة الداخلية U▲ للمواد المتفاعلة الذي يأتي بالتفاعل بهذه العلاقة U=W▲
- فإن Q و W تعبران عن الحرارة و العمل المتبادل مع الأوساط الخارجية، ويكون هذا العمل ناجم عن قوة الضغط W= -P.▲v، وهنا يمكن قياس كمية الحرارة بطريقتين، هما:
شاهد أيضًا: مقال عن أثر المواد الكيميائية المسرطنة في انقسام الخلايا وتكاثرها
الحجم الثابت
- وفيها تنعدم قوة الضغط، والحرارة الخاصة بالتفاعل حجمها ثابتًا Qv لتساوي تغير طاقة الجملة الداخلية = U▲Qv.
الضغط الثابت
- وفيها يكون التغيير الخاص بالحرارة QP مرتبطًا بالتغير بالان طلبية “ر”.
مصطلحات هامة عند تدوين حرارة التفاعلات
- التوافق للحرارة التفاعلات الكمية المحددة من مواد التفاعل أو التي تم إنتاجها، وهذه الكمية تظهر بمعادلات التفاعلات، أي بمضاعفة الأمثال للمعادلة يتطلب المضاعفة للحرارة المرافقة أيضًا.
- وفي حالة التشكل للمركب المبتدأ بعناصره يتم أخذ مطلب التشكيل العياري بمول واحد من المركب، ويُقصد بالعيارية أن قياسه تم بدرجة K298 K بالإضافة إلى الضغط على B1 Bar.
- في حالة التفاعل العكوس يتم الكتابة للقيمة الموافقة الخاص بالاتجاه المباشر.
- يُفضل التحديد للحالة الفيزيائية لمواد التفاعل ” الحالة الصلبة – الحالة السائلة – الحالة الغازية”.
- إذا لم يتم ذكر درجات حرارة بدء التفاعل فحينها تساوي K298 K، ويقصد بذلك أن مواد التفاعل تم أخذها بهذه الدرجة كما بالنواتج الأخيرة، أم في خلال التفاعلات فيمكن أن يتم تغيير درجات الحرارة في الجملة بأي من الاتجاهات.
المعادلة الكيميائية الحرارية
هي المعادلة الكيميائية الموزونة التحديد للتغير بالمحتوى الحراري قياسه بمقياس كيلوجول، ويراعى عند كتابة المعادلات الكيميائية الحرارية ما يلي:
- أعداد مولات المعادلة والتي تشير إليها الأرقام الخاصة بالتوازن.
- الكتابة للحالة الخاصة بالمادة بالتفاعل لأن محتوى المادة الحراري يتبع حالتها.
- بما أن محتوى المادة الحراري يبع درجة الحرارة فمن الواجب أن يتم تدوينها بالمعادلة، إذا كانت بغير الدرجة التي تم الاتفاق عليها “25°م”، وتقدر بحوالي 298 ° كلفن.
شاهد أيضًا: بحث حول الطاقة والتغيرات الكيميائية
خاتمة بحث عن المعادلات الكيميائية الحرارية
عند كتابة المعادلة الكيميائية الحرارية يمكنك إدراج الكمية الخاصة بالحرارة مع المواد التي تفاعلت أو انُتجت، ولكن قد اتفق العلماء على أن يتم كتابه محتوى الحرارة بالقرب من المعادلة في شكل مستقل.
وفي نهاية موضوع بحث عن المعادلات الكيميائية الحرارية يمكنكم مشاركته في جميع وسائل التواصل الاجتماعي.