This PDF 1.5 document has been generated by Microsoft® Word 2010, and has been sent on pdf-archive.com on 03/05/2016 at 16:46, from IP address 5.149.x.x.
The current document download page has been viewed 1012 times.
File size: 4.85 MB (150 pages).
Privacy: public file
االستاذ ستار االبراهٌمً 23808482870
1
كربالء – الهندٌه
ألفصل االول
ألثرموداٌنمك /ألكٌمٌاء الحرارٌه
ألثرمو داٌنمك -:هو العلم ألذي ٌختص بشكل عام بدراسه التؽٌرات فً الطاقه المصاحبه
للتؽٌرات الفٌزٌائٌه والكٌمٌائٌه
الكٌمٌاءالحرارٌه -:هً فرع من فروع علم الثرموداٌنمك ٌعنى بدراسه التؽٌرات الحرارٌه
المصاحبه للتفاعالت الكٌمٌائٌه
أن علم الثرموداٌنمك ٌساعدالكٌمباءعلىاالجابه عن-:
-1هل ٌمكن أن ٌحصل تفاعل عند مزج مادتٌن أو أكثر تحت شروط معٌنه .
-2بٌان مدى حصول هذاالتفاعل قبل بلوغ حاله التوازن.
-3هل ٌحتاج التفاعل ألى طاقه حرارٌه أم هو ٌحرر طاقه عند حصوله .
-4تفسٌر حدوث بعض التفاعالت تلقائٌا" واخرى ؼٌر تلقائٌه عند نفس الظروؾ.
مالحظه /الٌهتم علم الثرموداٌنمك بزمن حدوث التفاعل فهو ٌنبئ فقط فٌما أذا كان التفاعل معٌن
قابل للحدوث أم الدون أن ٌبٌن سرعه حدوث التفاعل.
أنواع الطاقه ٌ -:مكن تقسٌم الطاقه بشكل عام الى قسمٌن رئٌسٌٌن هما.
-1الطاقه الكامنه -:وهً الطاقه المخزونه فً جمٌع انواع المواد .
-2الطاقه الحركٌه -:هً الطاقه المصاحبه لجمٌع االجسام المتحركه.
مالحظه /تتحول الطاقه الكامنه الى طاقه حركٌه أو العكس حسب القانون أالول
للثرموداٌنمك(الطاقه التفنى والتستحدث من العدم ولكن ٌمكن تحوٌلها من شكل ألى أخر)
=KE
وحدات الطاقه الحرارٌه -:تقاس الطاقه بوحدات الجول) (Jوحسب القانون
فلو أن جسم كتلته 2Kgتحرك مسافه قدرها متر واحد خالل ثانٌه واحده فأنه ٌبذل من الجهد
KE= 1/2 (2Kg)(1m/1S)2 = 1Kg.m2/S2 = 1J
جول واحد
وعند أستعمال الحراره فً الحرارٌه فأنها تقاس ب الكلفن K=273+co
ألنظام -:وهو جزء من الكون فٌه كتله معٌنه من ماده تشؽل حٌزا" من الفراغ تتأثر
والكٌمٌائٌه مثل أناء ٌتوي على متفاعالت ونواتج(قدح شاي)
بالتؽٌرات الفٌزٌائٌه
المحٌط -:هوكل شًء خارج النظام وٌؤثر على النظام فٌزٌائٌا" وكٌمٌائٌا".
المجموعه -:هً النظام مع المحٌط .
ٌمكن تقسٌم النظام الى ثالث أنواع هً-:
-1النظام المفتوح -:هو النظام ألذي ٌسمح بتبادل الطاقه والماده مع المحٌط (أناء ٌحتوي على
ماء مؽلً)
-2النظام المؽلق -:وهو ألنظام ألذي ٌسمح بتبادل ألطاقه والٌسمح بتبادل الماده مع
المحٌط(قنٌنه المشروبات الؽازٌه)
االستاذ ستار االبراهٌمً 23808482870
2
كربالء – الهندٌه
-3ألنظام المعزول -:هو النظام الذي الٌسمح بتبادل ألماده والطاقه مع المحٌط( الثرموس)
مالحظهٌ /طلق على التؽٌرات ألفٌزٌائٌه التً تصاحب النظام وٌمكن مالحظتها وقٌاسها مثل
عدد الموالت ,الحجم ,الضؽط,ودرجه الحراره بخواص النظام.
الحراره) -:(qهً أحد أشكال الطاقه وتمثل أنتقال الطاقه الحرارٌه بٌن جسمٌن مختلفٌن بدرجه
حرارتهما .درجه الحراره هً مقٌاس للطاقه الحرارٌه
تتناسب الحراره المفقوده أو المكتسبه لجسم ما تناسب طردٌا" مع التؽٌر فً درجه الحراره
⊿ q
ولتحوٌل التناسب ألى مساوات ٌضرب ⊿ بثابت التناسب ٌدعى السعه الحرارٌه C
⊿q=C
السعه الحرارٌه) -:(Cهً كمٌه الحراره الالزمه لرفع درجه حراره كتله معٌنه من الماده درجه
مئوٌه واحده.وحداتها)(J/co
الحراره النوعٌه ) -:(Sوهً كمٌه الحراره الالزمه لرفع درجه حراره ؼرام واحد من الماده
درجه مئوٌه واحده وحداتها هً) ., (J/g.coوترتبط السعه الحرارٌه مع الحراره النوعٌه
C=Sm
بالعالقه أالتٌه-:
وتعتبر الحراره النوعٌه خاصٌه ممٌزه للماده .وٌمكن كتابه عالقه كمٌه الحراره كما ٌلً
⊿q=Sm
حٌث ان =qكمٌه الحراره =S,الحراره النوعٌه =m,كتله الماده = ⊿ ,التؽٌر فً درجه
⊿
التؽٌر فً درجه الحراره هو الفرق بٌن درجه الحراره النهائٌه واالبتدائً Tf - Ti
مثال/تؽٌرت درجه حراره قطعه من المؽنٌسٌوم كتلتها 10gمن 25Coالى 45Coأكتساب
حراره مقدارها 205Jأحسب الحراره النوعٌه لقطعه المؽنٌسٌوم.
الحــل /مالحظه الحراره المكتسبه أو الممتصه(م ,م) أشارتها موجبه والحراره المفقوده أو
المنبعثه أشارتها سالبه
⊿
q=Sm⊿T
تمرٌن/1-1مامقدار الحراره الناتجه من تسخٌن قطعه من الحدٌد كتلتها 870gمن 5COالى
95COعلما" ان الحراره النوعٌه للحدٌد 0.45J/g.CO؟ج35235J /
داله الحاله -:هً وصؾ لخواص المجموعه فً الحالتٌن أالبتدائٌه والنهائٌه والٌعتمد التؽٌر
بداله الحاله على طرٌقه حصول التؽٌر وٌرمز لها(دلتا ⊿ (
ومن دوال الحاله /الضؽط,الحجم,أالنثالبً,أالنتروبً .......الخ
االستاذ ستار االبراهٌمً 23808482870
3
كربالء – الهندٌه
الخواص العامه للنظام-:
-1الخواص الشامله -:وهً الخواص ألتً تعتمد على كمٌه ألماده ألموجوده فً النظام مثل
الكتله,الحجم,السعه الحرارٌه,االنثالبٌه .....الخ مثل لو حرر مول واحد من الماده عند
ظروؾ معٌنه 10Jمن الحراره فأن حرق مولٌن منه ٌحرر ضعؾ الكمٌه
-2الخواص المركزه -:وهً جمٌع الخواص ألتً التعتمد على كمٌه ألماده ألموجوده فً النظام
مثل ألضؽط,درجه الحراره والكثافه والحراره النوعٌه.فمثال أن كثافه ؼرام واحد من الماده
عند ظروؾ معٌنه هً نفسها آلي كتله من هذه الماده .
حراره التفاعل (أنثالبً التفاعل) -:أن أؼلب ألتفاعالت الكٌمٌائٌه تحدث عند ضؽط ثابت هو
ألضؽط ألجوي وقلٌل جدا" منها ٌحدث عند حجم ثابت وأن قٌاس ألحراره ألمصاحبه للتفاعل
ألكٌمٌائً عند ضؽط ثابت أسهل من عملٌه قٌاسها عند حجم ثابت.
أنثالبً ألتفاعل -:هً التؽٌر فً حراره التفاعل عند ضؽط ثابت وٌرمزلها ) (Hوللتؽٌر
باآلنثالبً ٌرمز ⊿Hوالتً تساوي بالضبط حراره ألتفاعل المقاسه عند ضؽط ثابت )(qp
المحتوى الحراري
هناك نوعان من التفاعالت -:
-1التفاعل الماص للحراره -:هو التفاعل الكٌمٌائً الذي ٌحتاج ألى طاقه لحدوثه وٌكون
E+R
مستوى أنثالبً النواتج أعلى من مستوى أنثالبً المتفاعالت أي أن P ⊿H=+
P
R
-2التفاعل الباعث للحراره -:هو التفاعل ألكٌمٌائً ألذي ٌصاحبه حدوث أنبعاث طاقه وٌكون
مستوى أنثالبً ألنواتج أقل من مستوى أنثالبً ألمتفاعالت أي أن R P +E ⊿H=-
R
Hr= HP - HR
P
شروط المعادله ألكٌمٌائٌه الحرارٌه-:
ٌ -1جب أن تتضمن ألمعادله أشاره أالنثالبً
االستاذ ستار االبراهٌمً 23808482870
4
كربالء – الهندٌه
ٌ -2جب أن تتضمن أألمعادله أألحله الفٌزٌائٌه للمواد المتفاعله والناتجه وذلك الن كمٌه
الحراره الممتصه أوالمنبعثه تتؽٌر بتؽٌر الحاله الفٌزٌائٌه ),sصلب L /سائله aq /محلول
مائً g . .ؼاز )
-3أذا قلبت ألمعادله فأن أشاره أآلنثالبً تتؽٌر (فلو كانت سالب تصبح موجب وبالعكس )
-4تعامل قٌمه أالنثالبً معامله المعادله فعندما تقلب تتؽٌر أآلشاره وعندما تضرب تضرب
أالنثالبً بمعامل الضرب ,وعندما تقسم المعادله فأن قٌمه أالنثالبً تقسم كذلك )
مالحظه /عندما ٌتم قٌاس أنثالبً ألتفاعل عند ظروؾ قٌاسٌه وهً (1atom, 298 kفتسمى
فً هذه ألحاله باآلنثالبً القٌاسً للتفاعل وٌرمز له بالرمز ⊿ Hroحٌث أن ( )oتشٌر الى
الضروؾ القٌاسٌه (نوت)
قٌاس أنثالبً ألتفاعل ٌ-:تم بطرٌقٌن هما -:
-1الطرق المباشر -:وذلك بأستعمال المسعر وتعتمد هذه الطرٌقه على كمٌه الحراره التى
ٌكتسبها المسعر أو ٌفقدها
-2الطرق ؼٌر المباشر -:وهذه من خالل معرفه المعادالت الكٌمٌائٌه الحرارٌه .
*-المسعر -:لقٌاس أنثالبً ألتفاعل ٌستخدم جهاز ٌسمى المسعر الذي ٌتكون من وعاء مؽمور
فً كمٌه معٌنه من الماء الموجود فً وعاء معزول عزال" جٌدا" .ولقٌاس حراره التفاعل
توضع فً المسعر كمٌات معروفه من المواد المتفاعله وبما أن الحراره المنبعثه نتٌجه حدوث
التفاعل ترفع درجه حراره الماء او المسعر لذا ٌكون حساب كمٌه الحراره المنبعثه من الزٌاده
فً درجه الحراره اذا كانت السعه الحرارٌه الكلٌه للمسعر ومحتوٌاته معروفه
مثال /1-2أذاتم حرق 3gمن مركب الهٌدرازٌن N2H4كتلته الملٌه تساوي 32g/molفً
مسعر مفتوح ٌحتوي على 1000gمن الماء (حرارته النوعٌه تساوي )4.2J/g.coفان
درجه الحراره ترتفع من 24.6coالى 28.2coاحسب الحراره المتحرره نتٌجه االحتراق و
انثالبً االحتراق مقاس بـ .KJ/mol
الحــل/
qللمسعر=qالهٌدرازٌن
للمسعر
للهٌدرازٌن
كمٌه الحراره تساوي االنثالبً عندما تقاس تحت ضؽط ثابت (وهذه النتٌجه هً كمٌه الحراره
التً ٌحررها أحتراق 3gمن الماده ولمعرفه ماٌحرره مول واحد من االماده نقوم بما ٌلً) =n
=
ولمعرؾ ماٌحرره مول واحد نقوم بعمل نسبه وتناسب بٌن االنثالبً وعدد الموالت
االستاذ ستار االبراهٌمً 23808482870
5
كربالء – الهندٌه
n
0.09
-15.12KJ
1
?
0
س/16-1عند حدوث تفاعل كٌمٌائً فً مسعر سعته الحرارٌه الكلٌه تساوي 2.4KJ/cفأن
درجه حراره المسعر ترتفع بمقدار 0.12coأحسب ألتؽٌر فً أالنثالبً لهذا التفاعل.؟ج- /
0.288KJ
س/11-1أذاتم حرق عٌنه كتلتها 1.5gمن حامض الخلٌك)(CH3COOHالكتله المولٌه له
تساوي 60g/molبوجود كمٌه من االوكسجٌن وكان المسعر ٌحتوي على750gمن الماء
(الحراره النوعٌه له تساوي )4.2J/g.coفأذا ارتفعت درجه الحراره للمسعر ومحتوٌاته من
24coالى 28coاحسب كمٌه الحراره التً ٌمكن ان تنبعث نتٌجه احتراق مول واحد من
ج-504000J/mol/
الحامض .؟
أنواع أالنثالبٌات-:
( -:هً كمٌه الحراره الالزمه لتكوٌن مول واحد من
-1أنثالبً التكوٌن القٌاسٌه ) Hfo
المركب من عناصره االساسٌه وبأثبت صوره وعند الظروؾ القٌاسٌه.
شروط أنثالبً التكوٌن-:
المتفاعالت ٌجب ان تكون عناصر حره وبأثبت صوره
الناتج ماده واحده وبمول واحد
مالحظهٌ/قصد بالصوره الثابته للعناصر هً حاله كل عنصر فً الظروؾ القٌاسٌه فكل من H2 ,
… O2ؼازات وكل من Hg,Br2سوائل وكل من …… Fe,Al,مواد صلبه
مالحظه /تم االتفاق عالمٌا" على أن تكون أنثالبً التكوٌن القٌاسٌه للعناصر الحره فً حاالتها
القٌاسٌه =صفر وأذاكان العنصر له أكثر من صوره فأن الصوره أالكثر ثبات هً التً تكون
أنثالبٌٌتها =صفر (الكرافٌت ,الكبرٌت المعٌنً) وذلك النه من الصعب الحصول على قٌم مطلقه
لالنثالبً أي ماده وكذلك لتسهٌل حسابات التؽٌرات فً الحراره .
مالحظه /كل أنثالبً تكوٌن هً أنثالبً التفاعل ولكن لٌس كل أنثالبً تفاعل هً أنثالبً التكوٌن
أالبتحقق الشروط .
مثال /3-1اذاعلمت ان حراره التكوٌن القٌاسٌه لحامض الكبرٌتٌك H2SO4تساوي
o
- 811KJ/molاكتب المعادله الحرارٌه للتفاعل بحٌث تكون
مساوٌه الى f
)+ S(rh) + 2O2(g
)H2SO4(L
الحل Hr= Hf = -811KJ/mol /
؟
)H2(g
تمرٌن/4-1أحسب أنثالبً التفاعل القٌاسٌه للتفاعل التالً أذا علمت أن أنثالبً التكوٌن
القٌاسٌه لفلورٌد الهٌدروجٌن) (HFتساوي -271 KJ/mol؟ج542KJ /mol /
االستاذ ستار االبراهٌمً 23808482870
6
كربالء – الهندٌه
4ALs + 3O2g
تمرٌن /5-1أحسب أنثالبً التفاعل للتفاعل أالتً )2AL2O3(s
أذا علمت أن أنثالبً التكوٌن القٌاسٌه الوكسٌد أاللمنٌوم تساوي -1670KJ/mol؟ج-3340KJ/
س/11-1اكتب المعادله الحرارٌه لتكوٌن كحول االثٌلً C2H5OH,وكاربونات الكالسٌوم
CaCO3أذاعلمت ان حرارت التكوٌن لكل من الكحول والكاربونات تساوي -1207KJ/mol
, - 278KJ/molعلى التوالً ؟
2C+3H2+
الحل/
-2أنثالبً أالحتراق القٌاسٌه -: ( HCoهً مقدار الحراره المنبعثه عند أحتراق مول واحد من
الماده (عنصر أومركب) أحتراقا" تاما" مع كمٌه كافٌه من أالوكسجٌن فً الظروؾ القٌاسٌه .
شروطها -* -:الماده المحترقه ٌجب أن تكون مول واحد * -وجود O2بكمٌه كافٌه لكً ٌكون
االحتراق تام * -الحراره منبعثه دائما"( - = H
س /لماذا تحسب أنثالبً أالحتراق؟
ج -1/الٌجاد أنثالبً التكوٌن القٌاسٌه لبعض المركبات المعقده والتً من الصعب فً بعض
االحٌان اٌجادها من تفاعل عناصرها االولٌه .
– 2تعٌٌن القٌم او السعرات الحرارٌه للوقود او المواد الؽذائٌه عند أحتراق أي مركب عضوي
فأنه ٌعطً ؼاز ثنائً أوكسٌد الكاربون وبخار الماء
( CHOمركب عضوي)
+
O2
CO2 + H2O
وعند الموازنه نوازن ألكاربون أوال" ثم ألهاٌدروجٌن ثم نجمع عدد ذرات أالوكسجٌن فً
النواتج ونوازن المتفاعل فأذا كان عدد أالوكسجٌن فردي نظرب فً الرقم مقسومان على )2
C4H10 +
O2
4CO2 + 5H2O
مالحظه /كل أنثالبً أحتراق هً أنثالبً تفاعل ولكن لٌس كل أنثالبً تفاعل هً أنثالبً أحتراق
االبتحقق الشروط.
مثال /6-1أكتب تفاعل أحتراق ؼاز البروبان C3H8أذا علمت أن Hco=-2219KJ/mol
C3H8 + 5O2 3 CO2 + 4H2O Hco=-2219KJ/mol
الحــل/
سؤال خارجً /عند أحتراق ؼرام واحد من الكاربون (الكرافٌت) فً وفره من ؼاز االوكسجٌن
تنبعث حراره مقدارها 32.8KJأحسب -1-:حراره أحتراق مول واحد من الكاربون
-1حرارة تكوٌن ؼاز CO2أذا علمت كتله المول الواحد من الكاربون تساوي 12g/mo
االستاذ ستار االبراهٌمً 23808482870
1
كربالء – الهندٌه
-3أنثالبً التؽٌرات الفٌزٌائٌه(التحوالت) -: ( Htroوهً كمٌه الحراره المصاحبه لتحول
مول واحد من صوره ألى أخرى ونستفٌد منها فً تحدٌد الصوره أالكثر أستقرارا" (ثباتا")
للمواد أو العناصر التً لها أكثر من صوره فً الطبٌعه وكما ٌلً-:
أذاكانت ( H=+التحول ماص للحراره)أي أن أنثالبً المتفاعالت هً أقل لذلك تكون
المتفاعالت هً أالكثر ثباتا" النها أقل طاقه.
أذا كانت ( H=-التحول باعث للحراره) أي أن أنثالبً المتفاعالت هً االعلى لذلك تكون
النواتج هً أالكثر ثباتا" النها أالقل طاقه .
Hcand
Hfus
= +
)( H2O(L) → H2O(gحرارة التبخر)
= -
→)( H2O(gحرارة تكثٌؾ)
=+
)H2O(L
)( H2O(S) → H2O(Lحرارة االنصهار)
)( H2O(L) → H2O(Sحرارة أنجماد)
= -
Hcry
مثال /1-1أذاعلمت أن أنثالبً أالنصهار لحامض الخلٌك الثلجً تساوي 5.11KJ/mol
أحسب أنثالبً أالنجماد لهذا الحامض
)CH3COOH(S
)CH3COOH(l
الحــلHfus =5.11KJLmol /
)CH3COOH(l
)CH3COOH(S
Hcry= - 5.11KJ/mol
تمرٌن /أذا علمت أن أنثالبً التبخر لالمونٌا تساوي .23KJ/molأحسب أنثالبً التكثٌؾ
لالمونٌا؟ج-23KJ/mol /
ثانٌا" -:الطرق الحسابٌه لحساب قٌمه انثالبً التفاعل
قانون هٌس )عند تحوٌل المتفاعالت ألى نواتج فأن التؽٌر فً أنثالبً ألتفاعل هو
-1
نفسه سواء تم ألتفاعل فً خطوه واحده أو فً سلسله من الخطوات)
طرق أستخدام قٌم أنثالبً ألتكوٌن ألقٌاسٌه ألٌجاد قٌمه أنثالبً التفاعل.
-2
)Hro= n Hfo(prod) - n Hfo(React
أنثالبً التفاعل = مجموع أنثالبً التكوٌن النواتج – مجموع أنثالبً التكوٌن للمتفاعالت
مالحظه ٌ /مكن حل أي سؤال بالطرٌقتٌن عند تحقق شروط تفاعل التكوٌن فً المعادالت .
مثال/أحسب أنثالبً التكوٌن القٌاسٌه لـ COأذاعلمت أن حرارة تفكك لـ CO2تساوي
)CO(g) + 1/2 O2(g
)CO2(g
+393.5KJ/molوحرارة التفاعل االتً
Hro= -283KJ/mol
الحل/مالحظه /التفكك عكس التكوٌن
االستاذ ستار االبراهٌمً 23808482870
8
كربالء – الهندٌه
الحل بطرٌقه أنثالبً التكوٌن
الحل بطرٌقه قانون هٌس
) Cgrap+ 1/2O2(gالمعادله المطلوبه هً تكوٌن لـCO
نكتب معادله الهدؾCO Hro
ونقلب التفكك فٌصبح تكوٌن
نرتب المعادالت البقٌه بحٌث عند جمعها تعطٌنا معادله
لـCO2
الهدؾ
o
)CO2(g
C(gra)+O2(g) Hr =393.5KJ
CO2(g) Hro=-283KJ
)CO(g) + 1/2O2(g
تقلب المعادله االولى .وتقلب المعادله الثانٌه كذلك
)C(gra)+O2(g
CO2(g) Hfo=-393.5KJ/mol
⁄
-
n Hfo(R
])Hr=[ Hfo(CO2])[ Hfo(CO)+1/2 Hfo(O2
)CO2(g
CO(g)+1/2O2(g) Hro=283KJ/mol
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــبالجمع
]-283=[-393.5C(gra)+ 1/2O2(g) CO(g) Hro=-110.5KJ/mol
o
][ Hf (CO)+1/2x0
– Hfo(CO) =283
393.5= - 110.5KJ/mol
تمرٌن/1-1أحسب أنثالبً التكوٌن القٌاسٌه للمركب)CS2(lأذاأعطٌت المعادالت الحرارٌه االتٌه-:
)1- C(gra) + O2(g
)CO2(g
Hro=- 394KJ/mol
Hro= - 296KJ/mol
Hro= - 1072KJ/mol
ج86KJ/mol /
)O2(g
)SO2(g
)CO2(g)+2SO2(g
S(rh) +
2--
)3- CS2(l)+ 3O2(g
مثالٌ /1-1حترق البنزٌن ) (C6H6فً الهواء لٌعطً ثنائً أوكسٌد الكاربون الؽاز والماء
السائل .أحسب أنثالبً التفاعل القٌاسً لهذا التفاعل من المعلومات االتٌهHfo(C6H6)= -:
49KJ/mol , Hfo(CO2)= -394KJ/mol , Hfo(H2O)=-286KJ/mol
االستاذ ستار االبراهٌمً 23808482870
1
كربالء – الهندٌه
ÙÙŠ الكيميا )2014)-1.pdf (PDF, 4.85 MB)
Use the permanent link to the download page to share your document on Facebook, Twitter, LinkedIn, or directly with a contact by e-Mail, Messenger, Whatsapp, Line..
Use the short link to share your document on Twitter or by text message (SMS)
Copy the following HTML code to share your document on a Website or Blog