Question

ما هي العلاقة بين ΔE  و ΔH ؟

ما هي العلاقة بين دلتا E و دلتا H ؟

Answer 1

العلاقة بين ΔE  و ΔH   

 Relation between ΔE and ΔH

- القانون الأول للثرموديناميك هو: ΔE = q + W

- إذا أجري التفاعل في مسعر تحت حجم ثابت فإن: ΔE = q_v 

- إذا أجري التفاعل في مسعر تحت ضغط ثابت فإن: ΔH = q_p

- هذا القانون يستخدم عندما يكون الضغط ثابت

ΔH = ΔE + PΔV

- نلاحظ من القانون السابق  أن التغير في الحجم هو العامل المحدد للعلاقة بين ΔH و ΔE لذلك فإن التفاعلات التي تشمل مواد صلبة أو سائلة فقط فإن التغير في الحجم يكون صغير  جداً ويمكن إهماله ، وبذلك يصبح القانون : ΔH = ΔE

(أ) عندما يكون الضغط ثابت

وعندما يكون الضغط ثابتاً فإن : q_p = ΔH لذا يكون:

ΔH = q_p = ΔE + PΔV

وهذا القانون صحيح إذا كان عدد المولات واحد ، ولكن إذا كان عدد المولات (n) لا يساوي واحد فإن القانون يصبح كما يلي:

  ΔH = q_p / n

(ب) عندما يكون الحجم ثابت

وعند حجم ثابت فإن القانون يكون:

ΔH = q_v = ΔE

وهذا القانون ينطبق فقط للتفاعلات التي لا تتضمن مواد غازية. أو التفاعلات التي لا تتضمن تغير في عدد مولات الغازات (0 = Δn_(g))

(جـ) في حالة تفاعلات المواد الغازية

وبالنسبة للتـفـاعـلات التي تشـتـرك فـيـهـا مـواد غازية بحيث يكون عـدد مـولات المتـفـاعـلات والنواتج غير متساو يصبح القانون كما يلي:

ΔH = q_p = ΔE + ΔnRT

Δn = الفرق في عدد المولات الغازية فقط

R = ثابت الغازات 8.314

T - درجة الحرارة المطلقة (كالفن)

ΔE = التغير في الطاقة الداخلية ، ويرمز لها أيضاً في بعض الكتب بـ ΔU

ملاحظات على القانون ΔH = q_p = ΔE + ΔnRT

(1) إذا  كان Δn > صفر فإن: ΔH < ΔE

(2) إذا  كان Δn < صفر فإن: ΔH >ΔE

(3) إذا  كان Δn = صفر فإن: ΔH = ΔE

(4) إذا كان المطلوب ΔH او ΔE بوحدة kJ / mol فإنه يجب قـسـمـة ثابت الغازات على 1000

سؤال: اكتب العلاقة التي تربط بين AH, AE عند كل حالة مما يلي : 

(۱) تفاعلات ونواتج تشترك فيها مواد صلبة او سائلة فقط؟

(۲) تفاعلات ونواتج تشترك فيها مواد غازية بحيث تكون عدد مولات الغازات المتفاعلة الغازات الناتجة غير متساوية .

(۳) تفاعلات ونواتج تكون فيها عدد مولات الغازات المتفاعلة والغازات الناتجة متساوية .

جواب: 

(1) ΔH = ΔE

(2) ΔH = ΔE + ΔnRT

(3) ΔH = ΔE

استنتاج القانون ΔH = q_p = ΔE + ΔnRT

سوف نوجد العلاقة بين ΔH و ΔE في تفاعلات غازية عند ثبوت الضغط ودرجة الحرارة:

القانون الأول للثروموديناميك: 

ΔE = q + W

وحيث أن: W = - P ΔV فأن:

ΔE= q - PΔV

q = ΔE + PΔV

ΔH = ΔE + PΔV

وعند ثبوت الضغط يكون : ΔH = q_p وحيث أن : (PΔV = Δn(g)RT)

ΔH = ΔE + Δn_(g)RT

كيفية التوصل للقانون ( PΔV = Δn_(g)RT ) من القانون العام للغازات

Answer 2

مسائل على العلاقة بين ΔE  و ΔH   

مثال (1): بين العلاقة بين ΔE و ΔH في التفاعلات التالية : 

C₆H_{6 (1)} + 15/2 O_{2 (g)} → 6 CO_2 (g) + 3H₂O 

C₆H₁₂O_{6 (s)} + 6O_{2 (g)} → 6 CO_{2 (g)} + 6 H₂O  

N₂O₄ (g) → 2 NO₂ (g)

الحل:

مثال (2): قارن بين ΔE و ΔH فيما يلي:

(۱) انصهار مول واحد من الجليد عند الظروف المعيارية.

(۲) تبخر مول من الماء السائل عند الظروف المعيارية.

الحل:

مثال (3): عند C° 25 وحسب التفاعل التالي:

OF_{2 (g)} + H₂O _(g) → 2 HF _(g) + O_2 (g)

احسب ΔE و ΔH علماً بأن ΔH_f^o بوحدة kJ / mol هو كما يلي:

 (OF₂ = 23) , (HF = -268.8) , (H₂O = -241.8)

الحل:

مثال (4): إذا علمت بأن كمية الحرارة المنطلقة عند حجم ثابت للتفاعل التالي عند 15C^o

 2CO _(g) + O_2 (g) → 2CO_2(g) 

تساوي ( 1349J-) أحسب ΔH لهذا التفاعل. (R = 8.314 J mol^-1 K^-1)

الحل: