قانون هس – بناء دورات المحتوى الحراري

ماذا تعرض

ينص قانون هس على أن التغير في المحتوى الحراري لتفاعل ما يبقى نفسه مهما كان المسار من المتفاعلات إلى النواتج، لأن المحتوى الحراري دالة حالة. ويتيح ذلك حساب تغيرات في المحتوى الحراري لا يمكن قياسها مباشرة. فالمرور بالعناصر يعطي ΔrH مساويًا لمجموع ΔfH للنواتج مطروحًا منه مجموع ΔfH للمتفاعلات، والمرور بنواتج الاحتراق يعطيه مساويًا لمجموع ΔcH للمتفاعلات مطروحًا منه مجموع ΔcH للنواتج. أما متوسط طاقات الروابط فيعطي قيمة تقريبية فقط. وتطبّق دورة بورن–هابر الفكرة نفسها على تكوين مادة صلبة أيونية لحساب المحتوى الحراري لشبكتها البلورية.

طريقة الاستخدام

في شاشة «دورة هس» اختر «التفاعل» و«المسار»، واضغط «خطوة» لتتابع ΔH₁ و ΔH₂، وغيّر «العرض» إلى مخطط مستويات الطاقة. في شاشة «جمع المعادلات» استخدم + و − و«عكس» حتى يطابق المجموع المعادلة المطلوبة. في شاشة «بورن–هابر» ابنِ الدورة بزر «خطوة» وتوقّع المحتوى الحراري للشبكة. وفي «المختبر» أضف المادة الصلبة، وسجّل التفاعلين، وقارن النتيجة بالقيمة المرجعية.

المعاملات القابلة للتغيير

• الشاشة دورة هس, جمع المعادلات, دورة بورن–هابر, مختبر المسعر الحراري
• التفاعل (دورة هس) C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g), 3C₂H₂(g) → C₆H₆(l), C₆H₁₂O₆(s) → 2C₂H₅OH(l) + 2CO₂(g), CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g), N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g), H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g), CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g), Fe₂O₃(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO₂(g), C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(l)
• المسار عبر المحتوى الحراري للتكوين, عبر المحتوى الحراري للاحتراق, عبر طاقات الروابط
• العرض دورة, مخطط مستويات الطاقة
• مسألة جمع المعادلات C(s) + ½O₂(g) → CO(g), C(s) + 2H₂(g) → CH₄(g), 2C(s) + H₂(g) → C₂H₂(g), N₂(g) + 2O₂(g) → 2NO₂(g), C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g)
• المركب الأيوني (بورن–هابر) NaCl, KCl, LiF, MgO, MgCl₂
• الكمية المطلوبة المحتوى الحراري للشبكة البلورية, المحتوى الحراري للتكوين
• التجربة المحتوى الحراري لتميه CuSO₄, المحتوى الحراري لتكوين MgO
• كوب بغطاء

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا يعطي مسار التكوين ومسار الاحتراق القيمة نفسها تمامًا لـ ΔrH؟
2. لماذا تختلف القيمة المحسوبة من متوسط طاقات الروابط عن القيمة المحسوبة من المحتوى الحراري للتكوين؟
3. لماذا يكون المحتوى الحراري للشبكة البلورية لـ MgO أكبر بكثير منه لـ NaCl؟