المقصود بحرارة التكوين القياسية
حرارة التكوين القياسية هي كمية الحرارة المتحررة أو الممتصة عندما يتكون مول واحد من مركب من عناصره في حالتها القياسية عند درجة حرارة وضغط قياسيين. تُقاس حرارة التكوين القياسية بالكيلو جول لكل مول (كيلو جول/مول). في الظروف القياسية، يكون ضغط الغاز 1 ضغط جوي ودرجة حرارة 298 كلفن.
العوامل التي تؤثر على حرارة التكوين القياسية
طبيعة العناصر المتفاعلة:
تؤثر طاقة روابط العناصر المتفاعلة على حرارة التكوين. فعلى سبيل المثال، تتطلب الروابط الثلاثية طاقة أكثر للكسر من الروابط المفردة، وبالتالي فإن تكوين مركبات تحتوي على روابط ثلاثية يكون مصحوبًا بإطلاق أكبر للحرارة.
حالة العناصر المتفاعلة:
تتأثر حرارة التكوين أيضًا بحالة العناصر المتفاعلة. على سبيل المثال، يكون تكوين الماء من غازي الهيدروجين والأكسجين مصحوبًا بإطلاق أكبر للحرارة مقارنة بتكوينه من سائلي الهيدروجين والأكسجين.
تكوين المركب الناتج:
يؤثر نوع المركب الناتج أيضًا على حرارة التكوين. فعلى سبيل المثال، يكون تكوين أكسيد الكربون (II) مصحوبًا بإطلاق أكبر للحرارة مقارنة بتكوين ثاني أكسيد الكربون.
تطبيقات حرارة التكوين القياسية
توقع اتجاه التفاعل:
يمكن استخدام حرارة التكوين القياسية للتنبؤ باتجاه التفاعل. فإذا كانت حرارة التكوين القياسية للمركب الناتج سالبة، فإن التفاعل يكون عفويًا ويميل إلى الحدوث. أما إذا كانت حرارة التكوين القياسية موجبة، فإن التفاعل يكون غير عفوي ولا يميل إلى الحدوث.
حساب التغيرات الحرارية:
يمكن استخدام حرارة التكوين القياسية لحساب التغيرات الحرارية للتفاعلات الكيميائية. فيمكن استخدام قانون هس لحساب التغير الكلي في الحرارة لتفاعل مركب من تفاعلات متعددة.
تحديد استقرار المركبات:
يمكن استخدام حرارة التكوين القياسية لتحديد استقرار المركبات. فالمركبات ذات حرارة التكوين القياسية المنخفضة تكون أكثر استقرارًا من المركبات ذات حرارة التكوين القياسية المرتفعة.
طرق قياس حرارة التكوين القياسية
مقياس السعرات الحرارية:
يقيس مقياس السعرات الحرارية كمية الحرارة المتحررة أو الممتصة في تفاعل كيميائي. ويمكن استخدام هذه القياسات لتحديد حرارة التكوين القياسية للمركبات.
قياس الحجم الثابت:
في قياس الحجم الثابت، يتم إجراء التفاعل في وعاء ذي حجم ثابت. يمكن قياس التغير في درجة الحرارة الذي يصاحب التفاعل، واستخدام هذا القياس لحساب حرارة التكوين القياسية.
قياس الضغط الثابت:
في قياس الضغط الثابت، يتم إجراء التفاعل في وعاء ذي ضغط ثابت. يمكن قياس التغير في الحجم الذي يصاحب التفاعل، واستخدام هذا القياس لحساب حرارة التكوين القياسية.
أمثلة على حرارة التكوين القياسية
حرارة التكوين القياسية للمياه السائلة: -285.8 كيلو جول/مول
حرارة التكوين القياسية لغاز ثاني أكسيد الكربون: -393.5 كيلو جول/مول
حرارة التكوين القياسية لغاز الميثان: -74.8 كيلو جول/مول
الخلاصة
حرارة التكوين القياسية هي خاصية مهمة للمركبات الكيميائية يمكن استخدامها لتوقع اتجاه التفاعلات الكيميائية، وحساب التغيرات الحرارية، وتحديد استقرار المركبات. يمكن قياس حرارة التكوين القياسية باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات، ويوجد عدد كبير من القيم المرجعية المتاحة للمركبات الشائعة.