درس المعادلات الكيميائية الحرارية وتغيرات الحالة

الدرس 1-3: المعادلات الكيميائية الحرارية وتغيرات الحالة

Thermochemical Equations & Changes of State — كيمياء، الصف الثاني الثانوي

أولًا: المعادلة الكيميائية الحرارية
المعادلة الكيميائية الحرارية هي معادلة كيميائية موزونة تشتمل على:
① الحالات الفيزيائية لجميع المواد (s, l, g, aq)
② التغير في المحتوى الحراري ΔH
أمثلة:
4Fe(s) + 3O₂(g) → 2Fe₂O₃(s)   ΔH = −1625 kJ   (طارد)
NH₄NO₃(s) → NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)   ΔH = +27 kJ   (ماص)
الرمز ΔH° يدل على الظروف القياسية: ضغط 1 atm ودرجة حرارة 25°C.
لا تخلطها مع STP (0°C و1 atm).
ثانيًا: حرارة الاحتراق (ΔH°comb)
حرارة الاحتراق = المحتوى الحراري الناتج عن حرق مول واحد من المادة احتراقًا كاملًا بالأكسجين.
أمثلة على قيم ΔH°comb:
• الجلوكوز C₆H₁₂O₆: −2808 kJ/mol
  C₆H₁₂O₆(s) + 6O₂(g) → 6CO₂(g) + 6H₂O(l)

• الميثان CH₄: −891 kJ/mol
  CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)

• الأوكتان C₈H₁₈: −5471 kJ/mol
• البروبان C₃H₈: −2219 kJ/mol
• السكروز C₁₂H₂₂O₁₁: −5644 kJ/mol
طريقة حساب الحرارة لكمية معينة:
q = عدد المولات × ΔH°comb

مثال: 54g جلوكوز (م.م = 180 g/mol)، ΔH°comb = −2808 kJ/mol
مولات = 54 ÷ 180 = 0.300 mol
q = 0.300 × 2808 = 842 kJ
ثالثًا: تغيرات الحالة الفيزيائية
تغيرات الحالة عمليات غير كيميائية تمتص أو تطلق الحرارة:
حرارة التبخر المولارية (ΔHvap)
الحرارة اللازمة لتبخر مول واحد من السائل.
ماصة ← ΔH موجب

مثال: H₂O(l) → H₂O(g)
ΔHvap = +40.7 kJ
حرارة الانصهار المولارية (ΔHfus)
الحرارة اللازمة لصهر مول واحد من الصلب.
ماصة ← ΔH موجب

مثال: H₂O(s) → H₂O(l)
ΔHfus = +6.01 kJ
رابعًا: العمليات العكسية — قاعدة الإشارة
القاعدة الذهبية: العملية العكسية = نفس المقدار الرقمي + إشارة معاكسة
ΔHvap = −ΔHcond  |  ΔHfus = −ΔHsolid
ماصة للحرارة (ΔH موجب):
• التبخر (سائل → غاز)
• الانصهار (صلب → سائل)
طاردة للحرارة (ΔH سالب):
• التكثف (غاز → سائل) ΔHcond = −40.7 kJ
• التجمد (سائل → صلب) ΔHsolid = −6.01 kJ
تطبيق عملي: يغمر المزارعون بساتينهم بالماء ليلة التجمد — لأن تجمد الماء عملية طاردة (ΔHsolid سالب) تُطلق حرارة تحمي المحاصيل من التلف.
خامسًا: الاحتراق في الأنظمة الحيوية
الجلوكوز هو وقود الجسم — يحترق في خلاياك بنفس معادلة احتراقه في المسعر:
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O   (2808 kJ/mol)
الفرق: طاقة التنفس الخلوي تُخزَّن في روابط ATP لاستخدامها لاحقًا.
ملخص المفردات الجديدة
المعادلة الكيميائية الحرارية
تفاعل الاحتراق
حرارة الاحتراق ΔH°comb
حرارة التبخر ΔHvap
حرارة الانصهار ΔHfus
حرارة التكثف ΔHcond
حرارة التجمد ΔHsolid
ΔH° الظروف القياسية
ATP طاقة الجسم
0/10