عندما تتشكل الجزيئات عن طريق الانضمام إلى الذرات التي تشكل روابط ، فإن العملية تتطلب إما إدخال الطاقة لتكوين الرابطة أو تحرير الطاقة كحرارة لأن الذرات المعنية "تريد" ذلك سند مالي. في كلتا الحالتين ، يخضع النظام الذي يتكون من جزيئات المادة المتفاعلة وجزيئات المنتج لتغيير في الطاقة ، والذي يسمى في هذا السياق تغيير المحتوى الحراري.
تأتي الجزيئات ، كما تعلم على الأرجح ، في جميع أنواع "النكهات" ، وعدد الروابط وأنواع الروابط المختلفة التي لوحظت بين أنواع مختلفة من الذرات (C−ج ، ج = ج ، ج−ح ، ن−O و C = O وما إلى ذلك) ينتج عنه مجموعة متنوعة من المحتوى الحراري الرابطة. يمكن حساب التغير في المحتوى الحراري للتفاعل من القيم الفردية لمحتوى الرابطة بطريقة حسابية بسيطة.
ما هي الرابطة الكيميائية؟
الذرات عادة لا "تحب" أن توجد بمفردها ؛ يُلعن معظمهم بترتيبات إلكتروناتهم التي تتركهم في حالات طاقة أقل من الأمثل. فقط من خلال مشاركة الإلكترونات أو التبرع بها أو اكتسابها ، يمكن لمعظم الذرات الوصول إلى حالة طاقة أقل (أي مفضلة). (تعتبر الغازات النبيلة ، مثل الهيليوم والنيون ، استثناءات ملحوظة).
عندما تشترك الذرات في الإلكترونات لتكوين روابط ، فإن الاتصال الناتج يسمى الرابطة التساهمية. الماء (H.
أنواع مختلفة من الروابط لها طاقات روابط مختلفة بناءً على عدد أزواج الإلكترون المعنية (اثنان في ما يسمى برابطة واحدة ، أربعة في رابطة مزدوجة وثمانية في رابطة ثلاثية) وكيف ترتبط الذرتان ببعضهما البعض من حيث الإمكانات الكهربائية وعوامل أخرى. المحصلة هي أن طاقات الرابطة الفردية ، أو المحتوى الحراري السندات ، تم تحديدها تجريبيا ،
ما هو المحتوى الحراري بوند؟
الطاقة الداخلية الكامنة هي كمية في الديناميكا الحرارية تصف الحرارة التي تنتقل أثناء التفاعلات الكيميائية. كحرارة ، يمكن اعتبارها واحدة من العديد من أشكال الطاقة في العلوم الفيزيائية (على سبيل المثال ، طاقة الجاذبية الكامنة والطاقة الحركية والطاقة الصوتية وما إلى ذلك).
المحتوى الحراري بوند هي الطاقة اللازمة لتشكيل أو كسر رابطة معينة. يمكن أن تتغير قيمته بين الجزيئات ، حتى لنفس النوع من الروابط. على سبيل المثال ، طاقة الرابطة لـ H2رابطة O - H هي 464 كيلوجول لكل مول (كيلوجول / مول) ، ولكن في الميثانول (CH3OH) تحتوي رابطة O - H على محتوى حراري 427 كيلو جول / مول.
معادلات السندات المحتوى الحراري
المحتوى الحراري للسندات دس − ص من جزيء غاز ثنائي الذرة XY هو التغير في المحتوى الحراري للعملية التي يمثلها التفاعل العام:
XY (g) → X (g) + Y (g)
ΔH ° (298 كلفن) = دس − ص
يتم إعطاء أي معادلة المحتوى الحراري السندات عند 298 كلفن وفقًا للاتفاقية لتوحيد المعادلة. هذه هي درجة حرارة الغرفة تقريبًا ، وتساوي 25 درجة مئوية أو 77 درجة فهرنهايت. في الواقع ، غالبًا ما يكون التفاعل أعلاه افتراضيًا ، حيث لا توجد معظم الجزيئات كغازات أحادية الذرة عند 298 كلفن.
إذا كان لديك تفاعل بسيط بين جزيئين وتعرف المحتوى الحراري للرابطة للفرد روابط ، يمكنك استخدام العلاقة التالية لحساب إجمالي التغير في المحتوى الحراري لـ تفاعل. إذا كانت سلبية ، يتم إطلاق الحرارة ، ويكون التفاعل طاردًا للحرارة ؛ إذا كان التفاعل موجبًا ، يكون ماصًا للحرارة (ولن يستمر بدون إضافة طاقة).
حrxn= ΣΔHمكسور+ ΣΔHمصنوع
أمثلة على مشاكل المحتوى الحراري في السندات
احسب المحتوى الحراري للتفاعل:
ثاني أكسيد الكربون (ز) + 2 ساعة2(ز) ⟶ CH3يا (ز)
يمكن تحديد المحتوى الحراري للروابط في الجزيء من المحتوى الحراري للروابط الفردية. لهذا ، راجع جدول مثل الصفحة الواردة في الموارد.
يمكنك أن ترى أن هناك ما مجموعه ثلاث روابط مكسورة: الرابطة الثلاثية بين C و O و سندات H − H. إجمالي المحتوى الحراري 1072 + 2 (432) = 1،936 كيلو جول.
عدد الروابط المكونة هو خمسة: ثلاثة ج−روابط H ، رابطة C-O واحدة ورابطة O-H. إجمالي المحتوى الحراري لهذه الروابط هو 3 (411) + 358 + 459 = 2050 كيلو جول.
وبالتالي فإن إجمالي التغير في المحتوى الحراري هو 1936 - 2050 = −114 كيلوجول. تُظهر العلامة السلبية أن التفاعل طارد للحرارة ، محرّرًا بدلاً من أن يتطلب طاقة للمضي قدمًا.