فيديو السؤال: حساب طاقة الرابطة بين ذرتي الأكسجين باستخدام تفكك بيروكسيد الهيدروجين الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

بيروكسيد الهيدروجين ‪H2O2‬‏ هو مادة تفاعلية جدًّا تستخدم في صورة عامل تبييض ووقود صواريخ. يتفكك المركب تدريجيًّا في وجود الضوء لتكوين الماء والأكسجين. توضح المعادلة الآتية هذا التفاعل. يبلغ التغير الكلي في الطاقة لكل مول من الأكسجين المتكون سالب 210 كيلو جول لكل مول. يوضح الجدول طاقات بعض الروابط المحددة في المتفاعلات والنواتج. احسب لأقرب كيلو جول لكل مول، طاقة الرابطة الأحادية بين ذرتي الأكسجين في المركب ‪H2O2‬‏.

في هذا السؤال، لدينا معادلة كيميائية موزونة لتفكك بيروكسيد الهيدروجين. ولدينا أيضًا قيمة التغير في إنثالبي هذا التفاعل، وهي سالب 210 كيلو جول لكل مول. وتشير الإشارة السالبة إلى أن تفاعل التفكك تفاعل طارد للحرارة، وهو ما يعني أن الطاقة تطلق إلى البيئة المحيطة عند حدوث التفاعل. لحل هذه المسألة، سنحتاج إلى استخدام المعادلة الكيميائية الموزونة وتغير إنثالبي التفاعل لمساعدتنا في حساب طاقة الرابطة الأحادية بين ذرتي الأكسجين في جزيئات بيروكسيد الهيدروجين.

يقدم لنا السؤال أيضًا جدولًا أدرجت فيه طاقة الرابطة لرابطتين. وطاقة الرابطة، التي سنرمز لها بالاختصار ‪BE‬‏ في هذا الفيديو، هي متوسط كمية الطاقة اللازمة لكسر رابطة معينة في مول واحد من الجزيئات الغازية. وسنستفيد من هذا الجدول لاحقًا في الفيديو. والآن، دعونا نفرغ بعض المساحة لنبدأ في حل المسألة.

أثناء التفاعل الكيميائي، تنكسر روابط معينة في جزيئات المتفاعلات. ولكي تنكسر الروابط، يجب أن تمتص الطاقة من البيئة المحيطة. وفي الواقع، طاقة الرابطة هي الكمية المحددة من الطاقة التي يجب امتصاصها لكي تنكسر رابطة معينة. ويجب أن تتكون روابط كيميائية جديدة لتكوين جزيئات النواتج. وتكوين هذه الروابط الجديدة يطلق طاقة. ويمكننا الاستفادة من المعادلة الآتية لمساعدتنا في حل المسألة. التغير الكلي في إنثالبي التفاعل، ‪Δ𝐻‬‏، يساوي مجموع طاقات الروابط للروابط المكسورة في المتفاعلات ناقص مجموع طاقات الروابط للروابط المتكونة في النواتج. بعبارة أخرى، تغير إنثالبي التفاعل هو الفرق بين كمية الطاقة الممتصة لكسر الروابط وكمية الطاقة المنطلقة عند تكون روابط جديدة.

والآن، علينا تحديد أي الروابط في جزيئات المتفاعلات تنكسر أثناء التفاعل. المعامل اثنان المكتوب أمام جزيء بيروكسيد الهيدروجين يعني أن جزيئين يتفاعلان. دعونا نبدأ برسم جزيئين. ونلاحظ أنه لتكوين جزيئين من الماء، يجب كسر الرابطتين الأحاديتين بين ذرتي الأكسجين في جزيئي بيروكسيد الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا كسر الرابطة الأحادية بين ذرتي الأكسجين والهيدروجين في كل جزيء. دعونا ندون ذلك الآن أسفل المعادلة. ولإكمال تكوين جزيئين من الماء، يجب تكوين رابطتين أحاديتين جديدتين بين ذرتي الأكسجين والهيدروجين. وأخيرًا، تكون ذرتا الأكسجين، اللتان لم تندمجا في جزيئات الماء، رابطة مزدوجة لإنتاج جزيء الأكسجين.

دعونا نسجل الروابط الثلاث المتكونة في النواتج أسفل المعادلة. والآن، أصبحنا جاهزين لإجراء العملية الحسابية. إننا نعلم أن تغير إنثالبي التفاعل يساوي سالب 210 كيلو جول لكل مول. وبما أننا في هذه المسألة نحاول إيجاد طاقة الرابطة الأحادية بين ذرتي الأكسجين، فدعونا نمثل هاتين الرابطتين على الصورة اثنين ‪𝑥‬‏. بعد ذلك، وفقًا للجدول، فإن طاقة الرابطة للرابطتين الأحاديتين بين ذرتي الأكسجين والهيدروجين ستساوي اثنين في 473 كيلو جول لكل مول. والآن، يمكننا التعويض بهذه القيم نفسها عن الرابطتين الأحاديتين بين ذرتي الأكسجين والهيدروجين اللتين تتكونان في النواتج. وأخيرًا، سنستخدم 494 كيلو جول لكل مول للتعويض عن طاقة الرابطة المزدوجة بين ذرتي الأكسجين.

والآن، بعد أن عوضنا بكل قيم طاقة الرابطة، علينا إيجاد قيمة ‪𝑥‬‏. بعد تبسيط ما بداخل كل مجموعة من الأقواس، نحصل على المعادلة الآتية التي يمكننا تبسيطها أكثر عن طريق طرح 1440 كيلو جول لكل مول من 946 كيلو جول لكل مول. والمعادلة الناتجة هي سالب 210 كيلو جول لكل مول يساوي اثنين ‪𝑥‬‏ ناقص 494 كيلو جول لكل مول.

وبعد إضافة 494 كيلو جول لكل مول إلى طرفي المعادلة، نحصل على موجب 284 كيلو جول لكل مول يساوي اثنين ‪𝑥‬‏. ولإيجاد قيمة ‪𝑥‬‏، علينا قسمة طرفي المعادلة على اثنين. وأخيرًا، نحصل على موجب 142 كيلو جول لكل مول يساوي ‪𝑥‬‏. وعليه، فإن طاقة الرابطة الأحادية بين ذرتي الأكسجين في المركب ‪H2O2‬‏ لأقرب كيلو جول لكل مول هي 142 كيلو جول لكل مول.