حلول الأسئلة

السؤال

تعد طاقة كبس الحرة مؤشراً حقيقياً لتلقائية التفاعلات من عدمها؟

الحل

لأنها تتيح لنا التنبؤ بتلقائية التفاعلات من عدمها بشكل أبسط من الاعتماد على استخدام قيم الانثالبي والانتروبي كلاً على انفراد وذلك من خلال تحديد إشارتها فإذا كانت موجبة تعني أن التفاعل أو التحول غير تلقائي وإذا كانت سالبة تعني أن التفاعل تلقائي وإذا كانت تساوي صفر فإن التفاعل أو التحول في حالة اتزان.

مشاركة الحل

فايسبوك

واتساب

تيليجرام

طباعة

الدرس: 1-16-1 طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل

طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل

من الخواص المفضلة للتحولات التلقائية هي أن ترافقها زيادة في الانتروبي أي تكون Δ S موجبة وأن يرافقها انبعاث في الحرارة أي ΔH سالبة إلا أن هناك تحولات تلقائية يرافقها تناقص في العشوائية أو امتصاص في الانثالبي لذلك فإن معرفة Δ S بمفردها وبمعزل عن ΔH وبالعكس لا يساعد في تحديد وبشكل دقيق.
إمكانية حصول التغير بشكل تلقائي أو لا تلقائي ولغرض تحديد إمكانية معرفة تلقائية التحولات من عدمها استطاع العالم كبس أن يدخل دالة ثرموداينمكية جديدة سميت باسمه تسمى (طاقة كبس الحرة) ويرمز لها بالرمز G ويعرف التغير في الطاقة الحرة بعلاقة كبس وهي علاقة تربط بين التغير بالانثالبي
والتغير في الانتروبي عند درجة حرارة وضغط ثابتين ΔG = ΔH - T ΔS علاقة كبس بثبوت درجة الحرارة والضغط وكما هو واضح فإن التغير في الطاقة الحرة يعتمد على دالتي الحالة (الانثالبي والانتروبي) لذلك فإن الطاقة الحرة هي أيضاً دالة حالة لا تعتمد على المسار ولكن تعتمد على الحالة الأولية والنهائية ولما كان التفاعل التلقائي يكون مصحوباً بانخفاض في الانثالبي وهي جزء من الطاقة الحرة وكذلك يكون مصحوب في زيادة في الانتروبي وهي جزء من الطاقة الحرة وعلى ضوء ذلك يمكن اعتبار ΔG كمقياس للقوة المسيرة (المفيدة) للتفاعل.
الطاقة الحرة: هي القوة المسيرة للتفاعلات الكيميائية والتحولات الفيزيائية وهي دالة الحالة التي تحدد تلقائية أو لا تلقائية العمليات في الطبيعة وتصف الطاقة العظمى التي يمكن الحصول عليها من قياس التغير في الانثالبي والتغير في الانتروبي بثبوت درجة حرارة والضغط وعندما تكون قيمتها موجبة ΔG>0 يكون التفاعل أو التحول غير تلقائي وعندما تكون قيمتها سالبة ΔG<0 يكون التفاعل أو التحول تلقائياً أما إذا كانت قيمتها تساوي صفر ΔG=0 يكون عندها التفاعل أو التحول في حالة اتزان.

تعد طاقة كبس الحرة مؤشراً حقيقياً لتلقائية التفاعلات من عدمها؟

طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل ΔG_r

هي التغير في قيمة الطاقة الحرة القياسية للتفاعل عندما يجري تحت ظروف قياسية (1atm,25c) ووحدتها حسب الوحدات الدولية هي: J / mol او KJ / mol.

حساب طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل:

يمكننا حساب طاقة كبس الحرة القياسية باستخدام قيم طاقة كبس الحرة للتكوين القياسية باستخدام العلاقة الآتية:

(ΔG_r = Σ n ΔG_f (Products) – Σ n ΔG_f (Reactant

طاقة كبس الحرة للتكوين القياسية ΔG_f: هي مقدار الطاقة الحرة القياسية عند تكوين مول واحد من المادة وبأثبت صورها تحت الظروف القياسية (1atm,25c) ووحدتها حسب الوحدات الدولية هي: J / mol او KJ / mol.

جد قيمة ΔG_r للتفاعل التالي 2N0+o2 $\to$ 2NO₂

عند الظروف القياسية وبين هل التفاعل يحدث تلقائي أم لا يحدث إذا علمت أن:

ΔG_f(N0₂)=52kJ/mol

ΔG_f(N0)=87kJ/mol

$2 NO + O_{2} \to 2 {NO}_{2} 2 \times 87 0 2 \times 52 Δ G^{\circ} = Σ n Δ {G^{\circ}}_{f} ( Products) - ΣnΔ {G^{\circ}}_{f} ( Reactant ) Δ G^{\circ} = [(2 \times Δ {G^{\circ}}_{f} N O_{2})] - [(2 \times Δ {G^{\circ}}_{f} N O + Δ {G^{\circ}}_{f} O_{2})] {ΔG}_{O}_{l} = [(2 \times 52) KJ / mol] - [(2 \times 87) KJ / mol) + (0)] / mol Δ G_{r}^{\circ} = - 70 KJ$

وبما أن القيمة سالبة إذن التفاعل يجري بشكل تلقائي.

احسب الطاقة الحرة القياسية للتفاعل التالي عند الظروف القياسية (1atm,25c) ثم بين هل يجري التفاعل تلقائياً أم لا عند هذه الظروف: 2C₆H_{6( L )} +15 O₂ $\to$ 12CO₂+ 6H₂ O_{( L)}

ΔG_f(CO₂)=-394kJ/mol

ΔG_f(C₆H₆)=173kJ/mol

ΔG_f(H₂O)=-237kJ/mol

$Δ G^{\circ} = Σ n Δ G^{\circ} f ( Products) - Σ n Δ G_{f}^{\circ} ( Reactant ) \begin{aligned} Δ {G^{\circ}}_{r} = [(12 \times Δ {G_{f}}^{0} CO 2) + (6 \times Δ {G_{f}}^{0} H 2 O)] - [2 \times Δ {G_{f}}^{0} C 6 H 6 + 15 \times Δ {G_{f}}^{0} O 2] \\ Δ G_{r}^{\circ} = [(12 \times - 394 kj / mol) + (6 \times - 237 Kj / mol)] - [2 \times 173 kj / mol + 15 \times 0] \\ Δ G_{r}^{\circ} = - 6496 KJ \end{aligned}$

التفاعل 2CO $\to$ CO₂+C إذا علمت أن ΔG_fل CO₂ وCO هي على لترتيب 394KJ/mol و137KJ/mol- احسب الطاقة الحرة للتفاعل ثم بين هل يحدث التفاعل بشكل تلقائي أم لا يحدث؟

$2 {CO}_{g} \to {CO}_{2 g} + C_{(graphite)} 2 x - 137 - 394 0 \begin{aligned} Δ G_{r}^{\circ} = Σ n Δ G_{f}^{\circ} (Products) - Σ n Δ G_{f}^{\circ} ( Reactant) \\ Δ G_{r}^{\circ} = [(Δ {G^{\circ}}_{f} {CO}_{2} + Δ {G^{\circ}}_{f} C)] - [(2 \times Δ G_{f}^{\circ} CO] \\ Δ G_{r}^{\circ} = [(1 - 394 KJ / mol) + (0)] - [(2 X - 137 KJ / mol)] = - 120 KJ / mol \end{aligned}$

مشاركة الدرس

فايسبوك

واتساب

تيليجرام

طباعة

الدرس: 1-16-1 طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل

طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل

من الخواص المفضلة للتحولات التلقائية هي أن ترافقها زيادة في الانتروبي أي تكون Δ S موجبة وأن يرافقها انبعاث في الحرارة أي ΔH سالبة إلا أن هناك تحولات تلقائية يرافقها تناقص في العشوائية أو امتصاص في الانثالبي لذلك فإن معرفة Δ S بمفردها وبمعزل عن ΔH وبالعكس لا يساعد في تحديد وبشكل دقيق.
إمكانية حصول التغير بشكل تلقائي أو لا تلقائي ولغرض تحديد إمكانية معرفة تلقائية التحولات من عدمها استطاع العالم كبس أن يدخل دالة ثرموداينمكية جديدة سميت باسمه تسمى (طاقة كبس الحرة) ويرمز لها بالرمز G ويعرف التغير في الطاقة الحرة بعلاقة كبس وهي علاقة تربط بين التغير بالانثالبي
والتغير في الانتروبي عند درجة حرارة وضغط ثابتين ΔG = ΔH - T ΔS علاقة كبس بثبوت درجة الحرارة والضغط وكما هو واضح فإن التغير في الطاقة الحرة يعتمد على دالتي الحالة (الانثالبي والانتروبي) لذلك فإن الطاقة الحرة هي أيضاً دالة حالة لا تعتمد على المسار ولكن تعتمد على الحالة الأولية والنهائية ولما كان التفاعل التلقائي يكون مصحوباً بانخفاض في الانثالبي وهي جزء من الطاقة الحرة وكذلك يكون مصحوب في زيادة في الانتروبي وهي جزء من الطاقة الحرة وعلى ضوء ذلك يمكن اعتبار ΔG كمقياس للقوة المسيرة (المفيدة) للتفاعل.
الطاقة الحرة: هي القوة المسيرة للتفاعلات الكيميائية والتحولات الفيزيائية وهي دالة الحالة التي تحدد تلقائية أو لا تلقائية العمليات في الطبيعة وتصف الطاقة العظمى التي يمكن الحصول عليها من قياس التغير في الانثالبي والتغير في الانتروبي بثبوت درجة حرارة والضغط وعندما تكون قيمتها موجبة ΔG>0 يكون التفاعل أو التحول غير تلقائي وعندما تكون قيمتها سالبة ΔG<0 يكون التفاعل أو التحول تلقائياً أما إذا كانت قيمتها تساوي صفر ΔG=0 يكون عندها التفاعل أو التحول في حالة اتزان.

تعد طاقة كبس الحرة مؤشراً حقيقياً لتلقائية التفاعلات من عدمها؟

طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل ΔG_r

حساب طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل:

يمكننا حساب طاقة كبس الحرة القياسية باستخدام قيم طاقة كبس الحرة للتكوين القياسية باستخدام العلاقة الآتية:

(ΔG_r = Σ n ΔG_f (Products) – Σ n ΔG_f (Reactant

جد قيمة ΔG_r للتفاعل التالي 2N0+o2 $\to$ 2NO₂

عند الظروف القياسية وبين هل التفاعل يحدث تلقائي أم لا يحدث إذا علمت أن:

ΔG_f(N0₂)=52kJ/mol

ΔG_f(N0)=87kJ/mol

$2 NO + O_{2} \to 2 {NO}_{2} 2 \times 87 0 2 \times 52 Δ G^{\circ} = Σ n Δ {G^{\circ}}_{f} ( Products) - ΣnΔ {G^{\circ}}_{f} ( Reactant ) Δ G^{\circ} = [(2 \times Δ {G^{\circ}}_{f} N O_{2})] - [(2 \times Δ {G^{\circ}}_{f} N O + Δ {G^{\circ}}_{f} O_{2})] {ΔG}_{O}_{l} = [(2 \times 52) KJ / mol] - [(2 \times 87) KJ / mol) + (0)] / mol Δ G_{r}^{\circ} = - 70 KJ$

وبما أن القيمة سالبة إذن التفاعل يجري بشكل تلقائي.

احسب الطاقة الحرة القياسية للتفاعل التالي عند الظروف القياسية (1atm,25c) ثم بين هل يجري التفاعل تلقائياً أم لا عند هذه الظروف: 2C₆H_{6( L )} +15 O₂ $\to$ 12CO₂+ 6H₂ O_{( L)}

ΔG_f(CO₂)=-394kJ/mol

ΔG_f(C₆H₆)=173kJ/mol

ΔG_f(H₂O)=-237kJ/mol

$Δ G^{\circ} = Σ n Δ G^{\circ} f ( Products) - Σ n Δ G_{f}^{\circ} ( Reactant ) \begin{aligned} Δ {G^{\circ}}_{r} = [(12 \times Δ {G_{f}}^{0} CO 2) + (6 \times Δ {G_{f}}^{0} H 2 O)] - [2 \times Δ {G_{f}}^{0} C 6 H 6 + 15 \times Δ {G_{f}}^{0} O 2] \\ Δ G_{r}^{\circ} = [(12 \times - 394 kj / mol) + (6 \times - 237 Kj / mol)] - [2 \times 173 kj / mol + 15 \times 0] \\ Δ G_{r}^{\circ} = - 6496 KJ \end{aligned}$

التفاعل 2CO $\to$ CO₂+C إذا علمت أن ΔG_fل CO₂ وCO هي على لترتيب 394KJ/mol و137KJ/mol- احسب الطاقة الحرة للتفاعل ثم بين هل يحدث التفاعل بشكل تلقائي أم لا يحدث؟

$2 {CO}_{g} \to {CO}_{2 g} + C_{(graphite)} 2 x - 137 - 394 0 \begin{aligned} Δ G_{r}^{\circ} = Σ n Δ G_{f}^{\circ} (Products) - Σ n Δ G_{f}^{\circ} ( Reactant) \\ Δ G_{r}^{\circ} = [(Δ {G^{\circ}}_{f} {CO}_{2} + Δ {G^{\circ}}_{f} C)] - [(2 \times Δ G_{f}^{\circ} CO] \\ Δ G_{r}^{\circ} = [(1 - 394 KJ / mol) + (0)] - [(2 X - 137 KJ / mol)] = - 120 KJ / mol \end{aligned}$

حلول الأسئلة

تعد طاقة كبس الحرة مؤشراً حقيقياً لتلقائية التفاعلات من عدمها؟

مشاركة الحل

الدرس: 1-16-1 طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل

طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل

تعد طاقة كبس الحرة مؤشراً حقيقياً لتلقائية التفاعلات من عدمها؟

طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل ΔGr

حساب طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل:

جد قيمة ΔGr للتفاعل التالي 2N0+o2→2NO2

عند الظروف القياسية وبين هل التفاعل يحدث تلقائي أم لا يحدث إذا علمت أن:

ΔGf(N02)=52kJ/mol

ΔGf(N0)=87kJ/mol

2NO+O2→2NO22×8702×52ΔG∘=ΣnΔG∘f ( Products) −ΣnΔG∘f ( Reactant ) ΔG∘=2×ΔG∘fNO2−2×ΔG∘fNO+ΔG∘fO2ΔGOl=[(2×52)KJ/mol]−[(2×87)KJ/mol)+(0)/molΔGr∘=−70KJ

وبما أن القيمة سالبة إذن التفاعل يجري بشكل تلقائي.

احسب الطاقة الحرة القياسية للتفاعل التالي عند الظروف القياسية (1atm,25c) ثم بين هل يجري التفاعل تلقائياً أم لا عند هذه الظروف: 2C6H6( L ) +15 O2→12CO 2 + 6H2 O( L)

ΔGf(CO2)=-394kJ/mol

ΔGf(C6H6)=173kJ/mol

ΔGf(H2O)=-237kJ/mol

ΔG∘=ΣnΔG∘f ( Products) −ΣnΔGf∘ ( Reactant ) ΔG∘r=12×ΔGf0CO2+6×ΔGf0H2O−2×ΔGf0C6H6+15×ΔGf0O2ΔGr∘=[(12×−394kj/mol)+(6×−237Kj/mol)]−[2×173kj/mol+15×0]ΔGr∘=−6496KJ

التفاعل 2CO→CO2+C إذا علمت أن ΔGf ل CO2 وCO هي على لترتيب 394KJ/mol و137KJ/mol- احسب الطاقة الحرة للتفاعل ثم بين هل يحدث التفاعل بشكل تلقائي أم لا يحدث؟

2COg→CO2g+C(graphite) 2x−137−3940ΔGr∘=ΣnΔGf∘ (Products) −ΣnΔGf∘ ( Reactant) ΔGr∘=ΔG∘fCO2+ΔG∘fC−2×ΔGf∘COΔGr∘=[(1−394KJ/mol)+(0)]−[(2X−137KJ/mol)]=−120KJ/mol

مشاركة الدرس

تعد طاقة كبس الحرة مؤشراً حقيقياً لتلقائية التفاعلات من عدمها؟

الدرس: 1-16-1 طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل

طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل

تعد طاقة كبس الحرة مؤشراً حقيقياً لتلقائية التفاعلات من عدمها؟

طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل ΔGr

حساب طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل:

جد قيمة ΔGr للتفاعل التالي 2N0+o2→2NO2

عند الظروف القياسية وبين هل التفاعل يحدث تلقائي أم لا يحدث إذا علمت أن:

ΔGf(N02)=52kJ/mol

ΔGf(N0)=87kJ/mol

2NO+O2→2NO22×8702×52ΔG∘=ΣnΔG∘f ( Products) −ΣnΔG∘f ( Reactant ) ΔG∘=2×ΔG∘fNO2−2×ΔG∘fNO+ΔG∘fO2ΔGOl=[(2×52)KJ/mol]−[(2×87)KJ/mol)+(0)/molΔGr∘=−70KJ

وبما أن القيمة سالبة إذن التفاعل يجري بشكل تلقائي.

احسب الطاقة الحرة القياسية للتفاعل التالي عند الظروف القياسية (1atm,25c) ثم بين هل يجري التفاعل تلقائياً أم لا عند هذه الظروف: 2C6H6( L ) +15 O2→12CO 2 + 6H2 O( L)

ΔGf(CO2)=-394kJ/mol

ΔGf(C6H6)=173kJ/mol

ΔGf(H2O)=-237kJ/mol

ΔG∘=ΣnΔG∘f ( Products) −ΣnΔGf∘ ( Reactant ) ΔG∘r=12×ΔGf0CO2+6×ΔGf0H2O−2×ΔGf0C6H6+15×ΔGf0O2ΔGr∘=[(12×−394kj/mol)+(6×−237Kj/mol)]−[2×173kj/mol+15×0]ΔGr∘=−6496KJ

التفاعل 2CO→CO2+C إذا علمت أن ΔGf ل CO2 وCO هي على لترتيب 394KJ/mol و137KJ/mol- احسب الطاقة الحرة للتفاعل ثم بين هل يحدث التفاعل بشكل تلقائي أم لا يحدث؟

2COg→CO2g+C(graphite) 2x−137−3940ΔGr∘=ΣnΔGf∘ (Products) −ΣnΔGf∘ ( Reactant) ΔGr∘=ΔG∘fCO2+ΔG∘fC−2×ΔGf∘COΔGr∘=[(1−394KJ/mol)+(0)]−[(2X−137KJ/mol)]=−120KJ/mol

طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل ΔG_r

جد قيمة ΔG_r للتفاعل التالي 2N0+o2 $\to$ 2NO₂

ΔG_f(N0₂)=52kJ/mol

ΔG_f(N0)=87kJ/mol

احسب الطاقة الحرة القياسية للتفاعل التالي عند الظروف القياسية (1atm,25c) ثم بين هل يجري التفاعل تلقائياً أم لا عند هذه الظروف: 2C₆H_{6( L )} +15 O₂ $\to$ 12CO₂+ 6H₂ O_{( L)}

ΔG_f(CO₂)=-394kJ/mol

ΔG_f(C₆H₆)=173kJ/mol

ΔG_f(H₂O)=-237kJ/mol

التفاعل 2CO $\to$ CO₂+C إذا علمت أن ΔG_fل CO₂ وCO هي على لترتيب 394KJ/mol و137KJ/mol- احسب الطاقة الحرة للتفاعل ثم بين هل يحدث التفاعل بشكل تلقائي أم لا يحدث؟

طاقة كبس الحرة القياسية للتفاعل ΔG_r

جد قيمة ΔG_r للتفاعل التالي 2N0+o2 $\to$ 2NO₂

ΔG_f(N0₂)=52kJ/mol

ΔG_f(N0)=87kJ/mol

احسب الطاقة الحرة القياسية للتفاعل التالي عند الظروف القياسية (1atm,25c) ثم بين هل يجري التفاعل تلقائياً أم لا عند هذه الظروف: 2C₆H_{6( L )} +15 O₂ $\to$ 12CO₂+ 6H₂ O_{( L)}

ΔG_f(CO₂)=-394kJ/mol

ΔG_f(C₆H₆)=173kJ/mol

ΔG_f(H₂O)=-237kJ/mol

التفاعل 2CO $\to$ CO₂+C إذا علمت أن ΔG_fل CO₂ وCO هي على لترتيب 394KJ/mol و137KJ/mol- احسب الطاقة الحرة للتفاعل ثم بين هل يحدث التفاعل بشكل تلقائي أم لا يحدث؟