إنثالبي التفاعل

Core idea

Overview

يمثل إنثالبي التفاعل القياسي التغير في المحتوى الحراري الذي يحدث عندما تتحول المواد أثناء عملية كيميائية في ظروف الحالة القياسية. ويتم تحديده من خلال الفرق بين إجمالي الطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية للمنتجات وإجمالي الطاقة المخزنة في روابط المتفاعلات.

When to use: طبق هذه المعادلة عند حساب صافي التبادل الحراري لتفاعل كيميائي عند ضغط ثابت باستخدام بيانات التكوين القياسية المجدولة. وتفترض أن التفاعل يحدث عند 298.15 كلفن و 1 ضغط جوي، وأن جميع المتفاعلات والمنتجات في حالاتها القياسية.

Why it matters: يعد فهم إنثالبي التفاعل أمرًا حيويًا للسلامة الصناعية، حيث يسمح للمهندسين بالتنبؤ بما إذا كان التفاعل سيطلق كميات خطيرة من الحرارة. وهو أيضًا أساسي لحساب كفاءة الوقود للمواد القابلة للاحتراق والطاقة الأيضية التي يوفرها الطعام.

Symbols

Variables

$Δ$ $H_{r}$ = Reaction Enthalpy, $Σ$ $H_{f}$ (prod) = Sum Prod Formation, $Σ$ $H_{f}$ (react) = Sum React Formation

Δ H_{r}

Reaction Enthalpy

kJ/mol

Σ H_{f} (p r o d)

Sum Prod Formation

kJ/mol

Σ H_{f} (r e a c t)

Sum React Formation

kJ/mol

Walkthrough

Derivation

فهم إنثالبي التفاعل (من إنثالبيات التكوين القياسية)

يستخدم قانون هيس لحساب $Δ_{r}$ H^ $⊖$ من إنثالبيات التكوين القياسية.

الظروف القياسية مطبقة.

1

طبق قانون هيس:

اجمع إنثالبيات التكوين للمنتجات واطرح المجموع للمتفاعلات (بما في ذلك المعاملات القياسية).

Δ_{r} H^{⊖} = \sum Δ_{f} H^{⊖} (products) - \sum Δ_{f} H^{⊖} (reactants)

Result

Δ_{r} H^{⊖} = \sum Δ_{f} H^{⊖} (products) - \sum Δ_{f} H^{⊖} (reactants)

Source: AQA A-Level Chemistry — Energetics

Free formulas

Rearrangements

Solve for $Δ H_{r}$

اجعل Dr موضوع المعادلة

Δ H_{r}^{θ} = P - R

يقدم هذا التبسيط رمزين مختصرين P وR لمجموع المحتوى الحراري لتكوين المنتجات والمواد المتفاعلة على التوالي، مما يجعل المحتوى الحراري القياسي لمعادلة التفاعل أسهل في القراءة مع الحفاظ على المادة الكيميائية الصحيحة.

Difficulty: 2/5

Solve for $Σ H_{f} (p r o d)$

اجعل Sum Prod Formation (P) موضوع المعادلة

P = Δ H_{r} + R

أعد ترتيب صيغة المحتوى الحراري للتفاعل لعزل مجموع المحتوى الحراري القياسي لتكوين المنتجات.

Difficulty: 2/5

Solve for $Σ H_{f} (r e a c t)$

اجعل $Σ$ $H_{f}$ (react) موضوع المعادلة

R = P - Δ H_{r}

أعد ترتيب معادلة المحتوى الحراري للتفاعل لإيجاد مجموع المحتوى الحراري القياسي لتكوين المواد المتفاعلة.

Difficulty: 2/5

The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.

Visual intuition

Graph

يعرض الرسم البياني خطاً مستقيماً بميل قدره واحد، حيث تزداد إنثالبيا التفاعل مباشرة مع زيادة مجموع تكوين النواتج. بالنسبة لطالب الكيمياء، تمثل القيم العالية على المحور الأفقي نواتج ذات إنثالبيا تكوين عالية، مما يؤدي إلى إنثالبيا تفاعل إجمالية أكثر إيجابية عندما يظل ثابت المتفاعلات دون تغيير. الميزة الأهم لهذه العلاقة الخطية هي أن أي زيادة في مجموع تكوين النواتج تؤدي إلى زيادة عددية متطابقة في إنثالبيا التفاعل.

Graph type: linear

Why it behaves this way

Intuition

تخيل مخطط طاقة عمودي حيث تشغل المتفاعلات مستوى طاقة ابتدائي وتشغل النواتج مستوى طاقة نهائي؛ إنثالبي التفاعل هو الفرق الرأسي في الطاقة بين هذين المستويين.

Term

إجمالي الحرارة الممتصة أو المنبعثة من تفاعل كيميائي تحت الظروف القياسية (298.15 K، 1 بار، مواد نقية).

القيمة الموجبة تعني أن التفاعل يمتص الحرارة (ماص للحرارة)، مما يجعل المحيط أكثر برودة. القيمة السالبة تعني أنه يطلق الحرارة (طارد للحرارة)، مما يؤدي إلى تسخين المحيط.

Term

الحرارة الممتصة أو المنبعثة عندما يتشكل مول واحد من مركب ناتج من عناصره المكونة في حالاتها القياسية.

يمثل 'الطاقة الكيميائية المخزنة' لجزيء المنتج بالنسبة لعناصره.

Term

الحرارة الممتصة أو المنطلقة عند تكوين مول واحد من مركب متفاعل من عناصره المكونة في حالاتها القياسية.

يمثل 'الطاقة الكيميائية المخزنة' لجزيء المتفاعل بالنسبة لعناصره.

Term

مجموع المحتوى الحراري القياسي للتكوين لجميع النواتج (أو المتفاعلات)، مضروبًا في معاملاتها المتكافئة.

يجمع مساهمات 'الطاقة المخزنة' الكلية من جميع أنواع النواتج (أو المتفاعلات) في المعادلة الموزونة.

Signs and relationships

- Σ Δ H_f^θ(react): المحتوى الحراري هو دالة حالة، مما يعني أن التغير يعتمد فقط على الحالتين الأولية (المتفاعلات) والنهائية (النواتج). يعكس هذا التركيب قانون هس، حيث أن التغير الكلي في المحتوى الحراري هو مجموع تغيرات المحتوى الحراري

Free study cues

Insight

Canonical usage

يجب التعبير عن جميع حدود المحتوى الحراري في المعادلة بنفس الوحدات، عادةً جول لكل مول (J/mol) أو كيلوجول لكل مول (kJ/mol)، لضمان حساب متسق للمحتوى الحراري القياسي للتفاعل.

One free problem

Practice Problem

احسب إنثالبي التفاعل القياسي (Dr) لاحتراق الميثان. إنثالبي التكوين الكلي للمنتجات (P) هو -965.1 kJ/mol وإنثالبي التكوين الكلي للمتفاعلات (R) هو -74.8 kJ/mol.

Hint: اطرح مجموع المتفاعلات من مجموع المنتجات باستخدام الصيغة Dr = P - R.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

في سياق إيجاد إنثالبي الاحتراق من بيانات التكوين، تُستخدم معادلة إنثالبي التفاعل لتحويل القياسات إلى قيمة يمكن تفسيرها. وتكمن أهمية الناتج في أنه يساعد على ربط الكميات المقاسة بالتركيز أو المردود أو تغير الطاقة أو سرعة التفاعل أو الاتزان.

Study smarter

Tips

تأكد من ضرب المعاملات الستوكيومترية بالقيم التكوينية المقابلة.
العناصر النقية في شكلها الأكثر استقرارًا، مثل O₂(g) أو C(graphite)، لها إنثالبي تكوين صفر.
تعامل بعناية مع الإشارات، حيث أن طرح إنثالبي تكوين سالب يضيف فعليًا إلى الإجمالي.
تحقق دائمًا من أن الوحدات، عادةً kJ/mol، متسقة عبر جميع الحدود.

Avoid these traps

Common Mistakes

الطرح بترتيب خاطئ.
نسيان الضرب بالمعاملات.

Keep going

Related Formulas

Common questions

Frequently Asked Questions

يستخدم قانون هيس لحساب \Delta_r H^\ominus من إنثالبيات التكوين القياسية.

طبق هذه المعادلة عند حساب صافي التبادل الحراري لتفاعل كيميائي عند ضغط ثابت باستخدام بيانات التكوين القياسية المجدولة. وتفترض أن التفاعل يحدث عند 298.15 كلفن و 1 ضغط جوي، وأن جميع المتفاعلات والمنتجات في حالاتها القياسية.

يعد فهم إنثالبي التفاعل أمرًا حيويًا للسلامة الصناعية، حيث يسمح للمهندسين بالتنبؤ بما إذا كان التفاعل سيطلق كميات خطيرة من الحرارة. وهو أيضًا أساسي لحساب كفاءة الوقود للمواد القابلة للاحتراق والطاقة الأيضية التي يوفرها الطعام.

الطرح بترتيب خاطئ. نسيان الضرب بالمعاملات.

في سياق إيجاد إنثالبي الاحتراق من بيانات التكوين، تُستخدم معادلة إنثالبي التفاعل لتحويل القياسات إلى قيمة يمكن تفسيرها. وتكمن أهمية الناتج في أنه يساعد على ربط الكميات المقاسة بالتركيز أو المردود أو تغير الطاقة أو سرعة التفاعل أو الاتزان.

تأكد من ضرب المعاملات الستوكيومترية بالقيم التكوينية المقابلة. العناصر النقية في شكلها الأكثر استقرارًا، مثل O₂(g) أو C(graphite)، لها إنثالبي تكوين صفر. تعامل بعناية مع الإشارات، حيث أن طرح إنثالبي تكوين سالب يضيف فعليًا إلى الإجمالي. تحقق دائمًا من أن الوحدات، عادةً kJ/mol، متسقة عبر جميع الحدود.

References

Sources

Atkins' Physical Chemistry
IUPAC Gold Book: Standard enthalpy of reaction
Wikipedia: Hess's Law
IUPAC Gold Book: Standard molar enthalpy of formation
NIST Chemistry WebBook
Atkins' Physical Chemistry, 11th Edition
IUPAC Gold Book (Compendium of Chemical Terminology)
AQA A-Level Chemistry — Energetics

Overview

Variables

Derivation

طبق قانون هيس:

Rearrangements

Graph

Intuition

Insight

Practice Problem

Real-World Context

Tips

Common Mistakes

Related Formulas

Bond Enthalpy

Frequently Asked Questions

Sources