المحاضرة السابعة عشر / انتروبي التفاعل القياسية

 

 

🔷 ما هي إنتروبيا التفاعل القياسية؟

إنتروبيا التفاعل القياسية هي مقدار التغير في العشوائية أو اللانظام أثناء حدوث تفاعل كيميائي، وذلك تحت ظروف قياسية (درجة حرارة 25°C، وضغط 1 atm، وتركيز 1 مول/لتر).

ويُرمز لها عادةً بـ:

ΔSreaction∘\Delta S^\circ_{reaction}

✅ القانون المستخدم لحسابها:

ΔSreaction∘=∑S∘(النواتج)−∑S∘(المتفاعلات)\Delta S^\circ_{reaction} = \sum S^\circ(\text{النواتج}) – \sum S^\circ(\text{المتفاعلات})

حيث:

  • S∘S^\circ: الإنتروبيا القياسية لكل مادة (بوحدة J/mol·K)
  • نجمع إنتروبيا كل مادة ناتجة (مع مراعاة عدد المولات)
  • ونطرح منها مجموع إنتروبيا المواد المتفاعلة

📘 مثال:

احسب إنتروبيا التفاعل التالي:

N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g)

معطى:

  • S∘(N2)=191.5 J/mol\cdotpKS^\circ(N_2) = 191.5 \ \text{J/mol·K}
  • S∘(H2)=130.7 J/mol\cdotpKS^\circ(H_2) = 130.7 \ \text{J/mol·K}
  • S∘(NH3)=192.5 J/mol\cdotpKS^\circ(NH_3) = 192.5 \ \text{J/mol·K}

✍️ الحل:

ΔS∘=[2×192.5]−[1×191.5+3×130.7]\Delta S^\circ = [2 × 192.5] – [1 × 191.5 + 3 × 130.7] =(385)−(191.5+392.1)=385−583.6=−198.6 J/mol\cdotpK= (385) – (191.5 + 392.1) = 385 – 583.6 = \boxed{-198.6 \ \text{J/mol·K}}

🔸 النتيجة سالبة، مما يعني أن العشوائية انخفضت في هذا التفاعل.

💡 ملاحظات مهمة:

  • وحدة الإنتروبيا عادة J/mol·K (وليست بالكيلو جول).
  • إذا زادت عدد جزيئات الغاز في النواتج → ΔS موجب (زيادة عشوائية).
  • إذا قلت عدد الجزيئات الغازية أو تحولت من غاز إلى سائل/صلب → ΔS سالب.

🧠 ماذا تعني إشارة ΔS°؟

الإشارة التفسير
موجب زيادة في العشوائية (أكثر فوضى)
سالب نقصان في العشوائية (أكثر ترتيبًا)

📌 أمثلة سريعة:

التفاعل ΔS° متوقع أن يكون
ذوبان ملح في ماء موجب
تجمد الماء سالب
تفاعل ينتج غازات أكثر من المتفاعلات موجب
تفاعل يتحول فيه الغاز إلى سائل سالب

 

🟩 السؤال:

احسب ΔS° للتفاعل الآتي:

2CO+O2→2CO22CO + O_2 \rightarrow 2CO_2

معطى أن:

  • SCO∘=198 Jmol⋅KS^\circ_{CO} = 198 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}
  • SO2∘=205 Jmol⋅KS^\circ_{O_2} = 205 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}
  • SCO2∘=214 Jmol⋅KS^\circ_{CO_2} = 214 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}

🟦 الحل:

نستخدم قانون إنتروبيا التفاعل:

ΔS∘=∑S∘(النواتج)−∑S∘(المتفاعلات)\Delta S^\circ = \sum S^\circ (\text{النواتج}) – \sum S^\circ (\text{المتفاعلات})

نعوّض:

ΔS∘=[2×214]−[2×198+1×205]\Delta S^\circ = [2 \times 214] – [2 \times 198 + 1 \times 205] ΔS∘=[428]−[396+205]=428−601=−173 Jmol⋅K\Delta S^\circ = [428] – [396 + 205] = 428 – 601 = \boxed{-173 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}}

✅ النتيجة النهائية:

ΔS∘=−173 Jmol⋅K\Delta S^\circ = -173 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}

🔸 الإشارة السالبة تعني أن التفاعل يصاحبه نقص في العشوائية.

 

🟩 السؤال:

س/ احسب ΔG° للتفاعل الآتي:

2NO+O2→2NO22NO + O_2 \rightarrow 2NO_2

معطى:

  • ΔGf∘(NO)=87 kJ/mol\Delta G_f^\circ (NO) = 87 \ \text{kJ/mol}
  • ΔGf∘(NO2)=52 kJ/mol\Delta G_f^\circ (NO_2) = 52 \ \text{kJ/mol}

🟦 الحل:

نستخدم قانون التغير في الطاقة الحرة القياسية للتفاعل:

ΔGreaction∘=∑ΔGf∘(النواتج)−∑ΔGf∘(المتفاعلات)\Delta G^\circ_{reaction} = \sum \Delta G_f^\circ (\text{النواتج}) – \sum \Delta G_f^\circ (\text{المتفاعلات})

نحسب:

ΔG∘=[2×52]−[2×87+1×0]\Delta G^\circ = [2 \times 52] – [2 \times 87 + 1 \times 0]

(ملاحظة: ΔG° للأكسجين O₂ = 0 لأنه عنصر في حالته القياسية)

ΔG∘=104−174=−70 kJ/mol\Delta G^\circ = 104 – 174 = \boxed{-70 \ \text{kJ/mol}}

✅ النتيجة النهائية:

ΔG∘=−70 kJ/mol\Delta G^\circ = -70 \ \text{kJ/mol}

🔸 الإشارة السالبة تعني أن التفاعل تلقائي تحت الظروف القياسية.

 

🟩 س 23 / أسئلة الفصل:

احسب ΔS° للتفاعل الآتي:

N2+3H2→2NH3N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3

معطى:

  • SN2∘=192 Jmol⋅KS^\circ_{N_2} = 192 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}
  • SH2∘=131 Jmol⋅KS^\circ_{H_2} = 131 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}
  • SNH3∘=193 Jmol⋅KS^\circ_{NH_3} = 193 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}

🟦 الحل:

نستخدم قانون التغير في الإنتروبيا القياسية للتفاعل:

ΔS∘=∑S∘(النواتج)−∑S∘(المتفاعلات)\Delta S^\circ = \sum S^\circ (\text{النواتج}) – \sum S^\circ (\text{المتفاعلات})

نحسب:

ΔS∘=[2×193]−[1×192+3×131]\Delta S^\circ = [2 \times 193] – [1 \times 192 + 3 \times 131] =386−[192+393]=386−585=−199 Jmol⋅K= 386 – [192 + 393] = 386 – 585 = \boxed{-199 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}}

✅ النتيجة النهائية:

ΔS∘=−199 Jmol⋅K\Delta S^\circ = -199 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}

🔸 الإشارة السالبة تعني أن التفاعل يصاحبه انخفاض في العشوائية.

المحاضرة السابق
رجوع إلى الدرس
المحاضرة التالي