المحاضرة التاسعة / انثالبي التفاعل القياسي

🌡️ إنثالبي التفاعل القياسي (Standard Enthalpy of Reaction)

📌 أولًا: ما هو الإنثالبي؟

الإنثالبي (Enthalpy) هو مقياس لكمية الطاقة الحرارية المخزنة في المادة تحت ضغط ثابت. يُرمز له بالرمز:

$$H$$

عند حدوث تفاعل كيميائي، لا نهتم بقيمة H للمادة نفسها، بل نهتم بالتغير في الإنثالبي:

$$\Delta H = H_{\text{المنتجات}} – H_{\text{المتفاعلات}}$$

هذا الفرق يعبّر عن كمية الحرارة الممتصة أو المنبعثة أثناء التفاعل.

📌 ثانيًا: ما هو إنثالبي التفاعل القياسي؟

إنثالبي التفاعل القياسي هو التغير في الإنثالبي (ΔH) الناتج عن تفاعل كيميائي يتم تحت ظروف قياسية.

✅ ما هي الظروف القياسية؟

• درجة الحرارة: 25 درجة مئوية (298 كلفن)
• الضغط: 1 ضغط جوي (1 atm)
• التركيز: 1 مول/لتر (للمحاليل)
• الحالة الفيزيائية: كل مادة تكون في حالتها القياسية (أي الشكل الأكثر استقرارًا في الظروف العادية)

📌 ثالثًا: الرمز المستخدم

يرمز لإنثالبي التفاعل القياسي بالصيغة:

$$\Delta H^\circ_{\text{reaction}} \quad \text{أو} \quad \Delta H^\circ_{\text{rxn}}$$

الرمز “°” يشير إلى أن القيم مأخوذة في ظروف قياسية.

📌 رابعًا: تفسير إشارة الإنثالبي

📌 خامسًا: أمثلة على إنثالبيات تفاعل قياسية

🔥 مثال 1: احتراق الميثان

$$\text{CH}_4(g) + 2\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) + 2\text{H}_2O(l) \quad \Delta H^\circ = -890 \, \text{kJ/mol}$$

التفسير: عند احتراق مول واحد من الميثان تحت ظروف قياسية، ينطلق 890 كيلوجول من الحرارة. التفاعل طارد للحرارة.

❄️ مثال 2: تحلل كربونات الكالسيوم

$$\text{CaCO}_3(s) \rightarrow \text{CaO}(s) + \text{CO}_2(g) \quad \Delta H^\circ = +178 \, \text{kJ/mol}$$

التفسير: هذا التفاعل يحتاج إلى امتصاص حرارة قدرها 178 كيلوجول لكل مول، لذا فهو ماص للحرارة.

📌 سادسًا: العلاقة مع إنثالبي التكوين القياسي

📖 ما هو إنثالبي التكوين القياسي؟

هو التغير في الإنثالبي عندما يتكون مول واحد من مركب معين من عناصره الأولية في حالتها القياسية.

يرمز له:

$$\Delta H^\circ_f$$

📐 كيف نحسب إنثالبي التفاعل القياسي باستخدام إنثالبي التكوين؟

القانون:

$$\Delta H^\circ_{\text{reaction}} = \sum \Delta H^\circ_f(\text{النواتج}) – \sum \Delta H^\circ_f(\text{المتفاعلات})$$

🔹 هذا يعني:
نجمع إنثالبيات تكوين كل المواد الناتجة (مع مضاعفتها حسب عدد المولات)، ونطرح منها مجموع إنثالبيات تكوين المواد المتفاعلة.

📌 سابعًا: مثال عملي على الحساب

🧪 تفاعل:

$$\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightarrow 2\text{NH}_3(g)$$

معطى:

• $\Delta H^\circ_f(\text{NH}_3) = -46 \, \text{kJ/mol}$
• $\Delta H^\circ_f(\text{N}_2) = 0$
• $\Delta H^\circ_f(\text{H}_2) = 0$

الحساب:

$$\Delta H^\circ = [2 \times (-46)] – [1 \times 0 + 3 \times 0] = -92 \, \text{kJ}$$

النتيجة: التفاعل طارد للحرارة بقيمة 92 كيلوجول.

📌 ثامنًا: أهمية إنثالبي التفاعل القياسي

🏭 في الصناعة:

يساعد في تصميم العمليات الكيميائية بكفاءة عالية، من حيث استهلاك أو إنتاج الطاقة.

🔬 في المختبرات:

يعطي تنبؤًا دقيقًا بكمية الحرارة المتبادلة، مما يُسهم في ضبط ظروف التجربة.

🌿 في الطبيعة:

يساعد في فهم العمليات البيئية مثل التنفس الخلوي والاحتراق الحيوي.

♻️ في الطاقة المتجددة:

يُستخدم لحساب كفاءة الوقود الحيوي وتفاعل الهيدروجين مع الأكسجين في خلايا الوقود.

📌 تاسعًا: ملاحظات هامة

• المعادلات الحرارية يجب أن تكون موزونة بشكل صحيح.
• الحالة الفيزيائية لكل مادة مهمة (مثل: H₂O(g) ≠ H₂O(l)).
• القيم القياسية تُجمع دائمًا من جداول معتمدة في المراجع.

📌 عاشرًا: مقارنة بين أنواع الإنثالبي القياسي

✅ خلاصة

إنثالبي التفاعل القياسي هو أحد أهم المفاهيم في الكيمياء الحرارية. من خلاله يمكننا معرفة ما إذا كان التفاعل ماصًا أو طاردًا للحرارة، وتحديد مقدار الطاقة المتبادلة. باستخدام جداول إنثالبيات التكوين، يمكننا حساب إنثالبي التفاعل بدقة. هذا المفهوم ضروري في مجالات متعددة من الصناعة، والبحث العلمي، وحتى في العمليات الحيوية داخل أجسامنا.