Question

مسائل محلولة على قانون هس Hess’s Law؟

Answer 1

قانون هس Hess's Law

- تعریف قانون هس:

(طاقة التفاعل لأي تفاعل تحت ضغط ثابت يساوي كمية ثابتة سواء تم التفاعل في خطوة واحدة أو خطوات)

- فمثلاً تفاعل تكوين CO₂ يتم في خطوة واحدة ، وينتج الطاقة التالية:

ويمكن أيضاً ان يتم في خطوتين وتنتج نفس الطاقة:

فنلاحظ ان : ( ΔH₁ = ΔH₂ + ΔH₃ ) ويمكن توضيح ذلك من خلال مخطط الطاقة:

أهمية قانون هس

- نستفيد من قانون هس في أنه يثبت لنا أن ΔH تعتبر دالة حالة (تابع حالة) state function أي أن قيمة ΔH تعتمد على طبيعة المواد المتفاعلة قبل التفاعل وطبيعة المواد الناتجة بعد التفاعل سواء كان التفاعل يسير في خطوة واحد أم عدة خطوات.

- يفيدنا أيضاً في التعرف على طاقة بعض التفاعلات التي يصعب إجرائها عملياَ.

قواعد هامة لحل مسائل قانون هس

(1) تعكس إشارة ΔH إذا عكست معادلة التفاعل الكيميائية.

(2) إذا ضربت او قسمت معادلة التفاعل برقم فإن قيمة ΔH يجب أن تضرب أو تقسم على نفس الرقم.

أمثلة تطبيقية على القواعد السابقة

Answer 2

مسائل محلولة على قانون هس

مثال (1): احسب طاقة التفاعل التالي:

الحل: 

نلاحظ ان التفاعل الأول هو حاصل جمع:

معكوس التفاعل الثاني + مضروب التفاعل الثالث في العدد 2

من المعادلة يتبين أن الطاقة الناتجة عن احتراق (2mol C) هو ΔH = - 220 kJ

وإذا كان المطلوب الطاقة الناتجة عن احتراق (1mol C) فإن : ΔH = - 110 kJ

مثال (2): احسب ΔH للتفاعل التالي:

الحل: 

نلاحظ أن التفاعل الأول هو حاصل جمع:

معکوس التفاعل الثاني + مضروب معکوس التفاعل الثالث في العدد 2 + مضروب التفاعل االرابع في العدد 4

توضيح إضافي لحل السؤال السابق

- قد يبدو أن هناك صعوبة في حل هذا السؤال ، لأنه يـعـتـمـد على التفكير وإجـراء بعض المحاولات لحل السؤال . 

- ولتعلم أن هذا النوع من الأسئلة ليس المهم فيه كيفية الوصول للحل ، وإنما المهم هو الحل النهائي ، وبالتالي يمكنك أن تبتكر طريقة خاصة لحل هذه الأسئلة.

طريقة لحل السؤال السابق:

- ننظر في المواد الأساسية في التفاعل المطلوب (التفاعل رقم 1) .

- نلاحظ وجـود المادة (2N₂) وهذه المادة مـوجـودة في التفاعل 4 ولكنهـا بشكل مـخـتـلف (1/2N₂) ، لذلك يجب تعديل المعادلة (4) بضربها في العدد (4) لتصبح المعادلة كما يلي:

ولا تنسى ان تضرب حرارة التفاعل في العدد (4) أيضاً:

- نلاحظ وجـود المادة (2N₂O₅) في النواتج وهذه المادة مـوجـودة في الـتـفـاعل 3 ولكنهـا بشكل مـخـتـلف(N₂O₅) وفي المـتـفـاعـلات وليس النواتج ، لذلك يجب تـعـديل المعادلة (3) بعكسها (أي عكس إشارة التفاعل) وضربها في العدد (2) لتصبح المعادلة كما يلي:

والآن نحاول أن نجمع التفاعلين السابقين وننظر للنتيجة:

يبدو أنك لاحظت انه لكي نصل للتفاعل 1 من التفاعل السابق يجب حذف مثلاً ( 2H₂) و (2H₂O) . ولا يتم ذلك إلا بجمع التفاعل السابق مع معكوس التفاعل 2 كما يلي:

والآن يبدو انك لاحظت أنه للحصول على التفاعل الأول باختصار يجب جمع:

مثال (3) احسب طاقة التفاعل:

الحل :

نلاحظ انه للحصول على التفاعل الأول يجب جمع: التفاعل الثاني + معكوس التفاعل الثالث.

مثال (4): أوجد الحرارة الناتجة عن التفاعل التالي:

الحل : نلاحظ انه للحصول على التفاعل الأول يجب جمع:

مضروب التفاعل الثاني في العدد 2 + التفاعل الثالث + التفاعل الرابع

مثال (5): أوجد حرارة تكوين (ΔH_f) الإستيلين C₂H₂ باستخدام المعلومات التالية:

الحل :

لكي نحصل على حرارة تكوين الإستيلين يجب كتابة معادلة تكوين الإستيلين:

نلاحظ انه للحصول على طاقة هذا التفاعل يجب جمع: 

مضروب التفاعل الأول في العدد 2 + التفاعل الثاني + مقسوم معكوس التفاعل الثالث على العدد 2

مثال (6) أوجد حرارة تكوين (ΔH_f) الإستيلين C₂H₂ باستخدام المعلومات التالية:

 حل مختصر : مضروب التفاعل الأول في العدد 2 + التفاعل الثاني + التفاعل الثالث

 ΔH = +226 kJ