الدرس الاول ... الطاقه الكيميائيه

الطاقة الكيميائية فى المادة
الكيمياء الحرارية
العلم الذي يهتم بدراسة التغيرات الحرارية التى تصاحب التفاعلات الكيميائية
*توجد الطاقة الكيميائية فى المادة فى كل من :-
1- الذرة .وهى توجد فى طاقة المستوى
2- الجزئ : سواء جزئ عنصر أو مركب وهى توجد فى الروابط الأيونية والتساهمية
3-الجزيئات العديدة الموجودة فى نظام واحد مثل
الماء – الأكسجين – الحديد وهى توجد فى قوى فاندرفالز
الطاقـة الكيميائية فى الـذرة
تركيب الــذرة :
- تتركب الذرة من :
1- نواة موجبة الشحنة تحتوى على :
أ - بروتونات موجبة الشحنة
ب- نيترونات متعادلة الشحنة
2- مستويات الطاقة عددهم (7) همQ - P - O - N - M - L – K
3- الإلكترونات : وهى عبارة عن جسيمات سالبة الشحنة تدور حول النواة فى عدد من الاغلفة أو مستويات الطاقة
طاقة الإلكترون فى المستوى :
للإلكترون فى مستويات الطاقة نوعان من الطاقة هم :-
1- طاقة الوضع :
طاقة ارتباط الإلكترون للنواة نتيجة جذب النواة للإلكترونات 0 وتتوقف على
موضعة بالنسبة للنواة اى بعدة عنها حيث تزداد كلما بعد عن النواة
2- طاقة الحركة :
تنشأ نتيجة حركة الإلكترونات الدورانية حول النواة .
طاقة المستوى = طاقة الوضع + طاقة الحركة
ملاحظات
- تزداد طاقة المستوى (الإلكترون فى المستوى) كلما بعدنا عن النواة
- ترتب المستويات فى الطاقة Q > P > O > N > M > L > K
- المستوى K  أقل المستويات طاقة
- المستوى Q  أكبر المستويات طاقة
 علل : تزداد طاقة المستوى كلما بعدنا عن النواة
- لأنه كلما زاد بعد الإلكترون عن النواة تزداد طاقة وضعه نظراً لزيادة الطاقة المختزنة به الناتجة عن حركة الإلكترون فى اتجاه عكس جاذبية النواة
الطاقة الكيميائية في الجزئ
الجزيء
ذرتين أو أكثر لعنصر واحد أو لعدة عناصر مرتبطة مع بعضها بروابط كيميائية الروابط قد تكون أيونية أو تساهمية
توجد الطاقة الكيميائية فى الجزيء
فى الروابط الكيميائية التي تربط بين ذراتة سواء كانت روابط أيونية أو تساهمية
طاقة الربط بين الجزيئات
قارن بين حالات المادة الثلاثة :
وجه المقارنة صلبة سائلة غازية
1- قوى التجاذب
2- المسافات الجزيئية
3- شكل المادة
4- حجم المادة
5- حركة الجزيئات كبيرة جداً
صغيرة جداً
ثابت
ثابت
اهتزازية متوسطة
متوسطة
شكل الإناء
ثابت
انتقالية صغيرة جداً
كبيرة جداً
شكل الإناء
حجم الإناء
انتقالية
قوى فاندرفالز :
-قوه الجذب بين جزئيات المادة الواحدة وتعتبر طاقة الربط بين جزيئات المادة الواحدة
-وهى عبارة عن طاقة وضع وتتوقف على :
1- المسافة بين الجزيئات 2- كتلة الجزئيات
الاستنتاج
المادة يختزن بها قدرا من الطاقة ينتج من طاقة الالكترونات فى اغلفة الذرة وطاقة الروابط الكيميائية وطاقة التجاذب بين الجزيئات المكونة لها ويطلق على تلك الطاقات المحتوى الحرارى
 المحتوى الحرارى :
هو مجموع الطاقات الموجودة فى الذرة ( طاقة الإلكترون فى الأغلفة) ، الجزيء ( الروابط الكيميائية) ،طاقة التجاذب بين جزئيات المادة الواحدة
 المحتوى الحرارى H) )
هو مقدار الطاقات المختزنة فى واحد مول من المادة
 التغير فى المحتوى الحرارى H
هو الفرق بين مجموع المحتوى الحرارى للمواد الناتجة ومجموع المحتوى الحرارى للمواد المتفاعلة
H = المحتوى الحرارى للمواد الناتجة - مجموع المحتوى الحرارى للمواد المتفاعلة
مثال :- فى التفاعل التالي
A+B  C+ D
H= (HC+HD)-(HA+HB)
H = H product - H reactant
ملاحظات
- لا يمكن قياس المحتوى الحرارى أو الطاقة المختزنة فى أي مادة علميا
- يمكن قياس عمليا مقدار التغير فى المحتوى الحرارى
- عند قياس المحتوى الحرارى للمركب اصطلح على أن المحتوى الحرارى للمادة فى الحالة العنصرية يساوى صفر
 علل : حجم وشكل المادة الصلبة ثابت
- لأن قوة التجاذب بين الجزيئات كبيرة جداً والمسافات الجزيئية صغيرة جداً
 علل : شكل وحجم المادة الغازية غير ثابت
- لأن قوة التجاذب بين المسافات صغيرة جداً والمسافات البيئية واسعة جداً
 علل : الغازات سريعة الانتشار
- لأن قوة التجاذب بين جزيئات الغازات ضعيفة جداً والمسافات الجزيئية واسعة جداً
 علل : قوى فاندرفالز عبارة عن طاقة وضع
- لأنها تتوقف على كتلة الجزيئات والمسافة بين الجزيئات
 علل : تختلف قوى فاندرفالز باختلاف الحالة الفيزيقية للمادة
- نظراً لأن قوى فاندرفالز هي قوة الجذب بين الجزيئات وبعضها فتكون كبيرة فى حالة المادة الصلبة ومتوسطة فى حالة المادة السائلة وصغيرة فى حالة المادة الغازية
 علل : طاقة الربط بين جزيئات الماء الصلب اكبر من طاقة الربط بين جزئيات الماء السائل
- لأن قوى فاندرفالز ( قوة التجاذب ) بين جزيئات الماء الصلب > قوى فاندرفالز بين جزيئات الماء السائل والمسافات البينية بين جزيئات الماء الصلب أقل من المسافات البينة بين جزيئات الماء السائل
 علل : اختلاف المحتوى الحرارى من مركب لآخر
 علل: يختلف المحتوى الحرارى تبعا لاختلاف نوع المادة
- نظراً لأن المحتوى الحرارى هو مجموع الطاقات المختزنة فى واحد مول من المادة فتختلف الطاقة المختزنة فى المادة من مادة لأخرى تبعاً لـ :
1- اختلاف طاقة الإلكترون فى المستوى حسب بعده أو قربه من النواة
2- اختلاف نوع الذرات وعددها فى الجزيء ونوع الروابط بين الذرات وعددها
( أيونية – تساهمية )
3- اختلاف الحالة الفيزيقية التى تسبب اختلاف طاقة الترابط بين الجزيئات (قوى فاندرفالز)
 علل : تختلف الطاقة الكيميائية المختزنة فى جزيء الكلور عن كمية الطاقة المختزنة فى جزىء كلوريد الهيدروجين عن N aCl
- لأن الطاقة المختزنة فى واحد مول من المادة تعتمد على نوع الذرات وعددها وأنواع الروابط وعددها فنجد أن
- جزىء الكلور يتكون ذرتين كلور بينهما رابطة تساهمية
- جزىء كلوريد الهيدروجين يتكون من ذرة كلور وذرة هيدروجين بينهما رابطة تساهمية
- NaCl يتكون من ذرة Na ، ذرةCl بينهما رابطة أيونية

مسائل محلولة
1-احسب التغير فى المحتوى الحراري للتفاعل التالي علما بان المحتوى الحرارى للاستيلين و ثاني أكسيد الكربون والماء على التوالي = 75, 226 ، - 7,393 ، - 85 , 285 كيلو جول /مول
2C2H2 + 5O2  4CO2 + 2H2O
المحتوى الحرارى للنواتج = 4 × - 7,393 +2 × 85,285
= - 5,2146 كيلو جول
المحتوى الحرارى للمتفاعلات = 2 × - 75,226 + 5 × صفر
= 5,453 كيلو جول
التغير فى المحتوى الحرارى = المحتوى الحرارى للنواتج - المحتوى الحرارى للنواتج
= -5,2146 - 5,453 =- 2600 كيلو جول /مول
=======================================================
2-احسب التغير فى المحتوى الحرارى للتفاعل الآتي علما بأن المحتوى الحرارى لكل من كلوريد الألومونيوم و كلوريد الصوديوم على الترتيب يساوى -1390 ، 410 كيلو جول / مول
AlCl3 + 3Na  Al + 3NaCl
المحتوى الحرارى للنواتج = 3 × -410 + 1× صفر
= - 1230 كيلو جول /مول
المحتوى الحرارى للمتفاعلات = 1 × - 1290 + 3 × صفر
=-1290 كيلو جول
التغير فى المحتوى الحرارى = المحتوى الحرارى للنواتج - المحتوى الحرارى للنواتج
= -1230 + - 1290 = - 2610كيلو جول /مول
=======================================================
3-احسب المحتوى الحرارى لغاز النشادر من التفاعل التالي
N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) H = -92.4 KJ
المحتوى الحرارى للمتفاعلات = 1 × صفر + 2× صفر = صفر
المحتوى الحرارى للنواتج = 2 × NH3 = 2 × س
التغير فى المحتوى الحرارى = المحتوى الحرارى للنواتج - المحتوى الحرارى للنواتج
-4,92 = 2س – صفر
2 س= -4,92
س = -4,92 / 2= -2,36 كيلو جول /مول