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:

$$\Delta S^\circ_{reaction}$$

✅ القانون المستخدم لحسابها:

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

حيث:

• $S^\circ$: 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:

$$N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g)$$

معطى:

• $S^\circ(N_2) = 191.5 \ \text{J/mol·K}$
• $S^\circ(H_2) = 130.7 \ \text{J/mol·K}$
• $S^\circ(NH_3) = 192.5 \ \text{J/mol·K}$

✍️ الحل:

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

🔸 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°؟

📌 أمثلة سريعة:

🟩 السؤال:

احسب ΔS° للتفاعل الآتي:

$$2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$$

معطى أن:

• $S^\circ_{CO} = 198 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}$
• $S^\circ_{O_2} = 205 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}$
• $S^\circ_{CO_2} = 214 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}$

🟦 الحل:

نستخدم قانون إنتروبيا التفاعل:

$$\Delta S^\circ = \sum S^\circ (\text{النواتج}) – \sum S^\circ (\text{المتفاعلات})$$

نعوّض:

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

✅ النتيجة النهائية:

$$\Delta S^\circ = -173 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}$$

🔸 الإشارة السالبة تعني أن التفاعل يصاحبه نقص في العشوائية.

🟩 السؤال:

س/ احسب ΔG° للتفاعل الآتي:

$$2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$$

معطى:

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

🟦 الحل:

نستخدم قانون التغير في الطاقة الحرة القياسية للتفاعل:

$$\Delta G^\circ_{reaction} = \sum \Delta G_f^\circ (\text{النواتج}) – \sum \Delta G_f^\circ (\text{المتفاعلات})$$

نحسب:

$$\Delta G^\circ = [2 \times 52] – [2 \times 87 + 1 \times 0]$$

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

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

✅ النتيجة النهائية:

$$\Delta G^\circ = -70 \ \text{kJ/mol}$$

🔸 الإشارة السالبة تعني أن التفاعل تلقائي تحت الظروف القياسية.

🟩 س 23 / أسئلة الفصل:

احسب ΔS° للتفاعل الآتي:

$$N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$$

معطى:

• $S^\circ_{N_2} = 192 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}$
• $S^\circ_{H_2} = 131 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}$
• $S^\circ_{NH_3} = 193 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}$

🟦 الحل:

نستخدم قانون التغير في الإنتروبيا القياسية للتفاعل:

$$\Delta S^\circ = \sum S^\circ (\text{النواتج}) – \sum S^\circ (\text{المتفاعلات})$$

نحسب:

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

✅ النتيجة النهائية:

$$\Delta S^\circ = -199 \ \dfrac{J}{mol \cdot K}$$

🔸 الإشارة السالبة تعني أن التفاعل يصاحبه انخفاض في العشوائية.