الدرس 1-3: الطاقة الكيميائية والكون

Chemical Energy and the Universe — كيمياء، الصف الثاني الثانوي

أولًا: الطاقة الكيميائية والكون
كل تفاعل كيميائي يرافقه تغير في الحالة الفيزيائية أو امتصاص أو إطلاق للحرارة. تدرس الكيمياء الحرارية هذه التغيرات.
مثال — الكمادة الساخنة:
4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s) + 1625 kJ
تفاعل الحديد مع الأكسجين يُطلق 1625 kJ لتدفئة الأيدي في الأيام الباردة.
مثال — الكمادة الباردة:
27 kJ + NH4NO3(s) → NH4+(aq) + NO3(aq)
إذابة نترات الأمونيوم تمتص 27 kJ من المحيط فتبرد الكمادة.
ثانيًا: النظام والمحيط والكون
النظام (System)
الجزء المحدد من الكون الذي يحتوي على التفاعل أو العملية التي ندرسها — مثل مواد التفاعل في الكمادة.
المحيط (Surroundings)
كل شيء في الكون خارج النظام — مثل يديك، والهواء، والأدوات المحيطة.
الكون = النظام + المحيط
انتقال الحرارة:
• تفاعل طارد للحرارة: تنتقل الحرارة من النظام ← إلى المحيط
• تفاعل ماص للحرارة: تنتقل الحرارة من المحيط ← إلى النظام
ثالثًا: المحتوى الحراري وتغيره (ΔH)
المحتوى الحراري (H) هو مقدار الطاقة الحرارية المخزنة في مول واحد من المادة تحت ضغط ثابت. لا يمكن قياسه مباشرة، لكن يمكن قياس تغيره.
تغير المحتوى الحراري للتفاعل:
ΔHrxn = Hنهائي − Hابتدائي
ΔHrxn = Hمنتجات − Hمواد متفاعلة

عند الضغط الثابت: ΔHrxn = q
ملاحظة: لا يمكن معرفة القيمة المطلقة لـ H للمادة، لكن يمكن قياس الفرق ΔH بالمسعر.
رابعًا: التفاعل الطارد للحرارة (ΔH سالب)
في التفاعل الطارد تكون المواد المتفاعلة أعلى طاقة من المنتجات:
Hمواد متفاعلة > Hمنتجات  ←  ΔH سالب
مثال — الكمادة الساخنة:
4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s)   ΔHrxn = −1625 kJ
4Fe + 3O₂ (مواد متفاعلة — طاقة عالية)
ΔH = −1625 kJ ← حرارة تنطلق للمحيط
2Fe₂O₃ (منتجات — طاقة منخفضة)
خامسًا: التفاعل الماص للحرارة (ΔH موجب)
في التفاعل الماص تكون المنتجات أعلى طاقة من المواد المتفاعلة:
Hمنتجات > Hمواد متفاعلة  ←  ΔH موجب
مثال — الكمادة الباردة:
NH4NO3(s) → NH4+(aq) + NO3(aq)   ΔHrxn = +27 kJ
NH₄⁺ + NO₃⁻ (منتجات — طاقة عالية)
ΔH = +27 kJ ← حرارة تُمتص من المحيط
NH₄NO₃ (مواد متفاعلة — طاقة منخفضة)
سادسًا: قاعدة الإشارة — ملخص مقارن
ΔH سالب (−)
تفاعل طارد للحرارة
H منتجات < H متفاعلات
الحرارة: النظام → المحيط
مثال: الكمادة الساخنة
ΔH موجب (+)
تفاعل ماص للحرارة
H منتجات > H متفاعلات
الحرارة: المحيط → النظام
مثال: الكمادة الباردة
عند الضغط الثابت: ΔHrxn = qp
جميع التفاعلات في المختبر (كؤوس مفتوحة) تحدث تحت ضغط ثابت.
ملخص المفردات الجديدة
الكيمياء الحرارية
النظام
المحيط
الكون
المحتوى الحراري H
ΔH_rxn
طارد للحرارة
ماص للحرارة
ضغط ثابت
0/10