فيديو السؤال: حساب التغير في الإنثالبي للتحلل الحراري لكربونات الليثيوم باستخدام قيم إنثالبي التكوين الكيمياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يتحلل ‪Li₂CO₃‬‏، أحد كربونات المجموعة الأولى، حراريًّا ليكون أكسيد الليثيوم وثاني أكسيد الكربون. ما مقدار تغير الإنثالبي لهذا التفاعل إذا كان الإنثالبي القياسي للتكوين لكربونات الليثيوم هو سالب 1216 كيلو جول لكل مول، والإنثالبي القياسي للتكوين لأكسيد الليثيوم هو سالب 596 كيلو جول لكل مول؟ الإنثالبي القياسي للتكوين لثاني أكسيد الكربون هو سالب 394 كيلو جول لكل مول.

قد يكون من الصعب قياس التغيرات في الإنثالبي لبعض التفاعلات. على سبيل المثال: قد تكون التفاعلات بطيئة للغاية، أو قد يكون إجراؤها خطيرًا. ولكن، لا يزال بإمكاننا حساب التغيرات في الإنثالبي لهذه التفاعلات باستخدام بيانات الإنثالبي من التفاعلات الأخرى. في هذا السؤال، معطى لدينا قيم الإنثالبي القياسي للتكوين لثلاثة مركبات مختلفة؛ وهي: كربونات الليثيوم، أو ‪Li2CO3‬‏، وأكسيد الليثيوم، أو ‪Li2O‬‏، وثاني أكسيد الكربون، أو ‪CO2‬‏. الإنثالبي القياسي للتكوين هو تغير الإنثالبي عندما يتكون مول واحد من مادة من عناصرها المكونة في حالاتها القياسية وعند ظروف قياسية.

يمكننا استخدام هذه القيم المعطاة للإنثالبي القياسي للتكوين. ولكن علينا أولًا تكوين دورة هس؛ لتوضيح علاقة تفاعلات التكوين بتفاعل التحلل في السؤال. لكي نبدأ دورة هس، دعونا نكتب أولًا معادلة كيميائية موزونة للتحلل الحراري لكربونات الليثيوم. كربونات الليثيوم مادة صلبة صيغتها الكيميائية ‪Li2CO3‬‏. وبما أننا نعلم أنه يحدث تحلل حراري، يمكننا إضافة رمز الحرارة فوق سهم التفاعل.

نواتج التفاعل هي أكسيد الليثيوم وثاني أكسيد الكربون. الصيغة الكيميائية لأكسيد الليثيوم هي ‪Li2O‬‏؛ لأنه يلزم وجود أيوني ‪Li1+‬‏ للارتباط مع أيون O2‒ ؛ لتكوين مركب متعادل. أكسيد الليثيوم مادة صلبة في الظروف القياسية. ربما نكون على دراية تامة بالصيغة الكيميائية لثاني أكسيد الكربون، وهي ‪CO2‬‏، وهذا المركب غاز في الظروف القياسية. وكما هو مكتوب، هذه المعادلة الكيميائية موزونة بالفعل. دعونا نسم هذا التفاعل بالتفاعل رقم واحد.

لنكتب الآن معادلة كيميائية لتمثيل تكوين مول واحد من كربونات الليثيوم من العناصر المكونة لها، وهي الليثيوم والكربون والأكسجين. لقد كتبنا هذه العناصر في حالاتها القياسية. ومن المهم ملاحظة أن الأكسجين ثنائي الذرة. يمكننا الآن أن نرسم سهم تفاعل يشير من العناصر إلى كربونات الليثيوم، ونسمي هذا التفاعل بالتفاعل رقم اثنين. بالطبع، علينا وزن المعادلة، وهذا يعني أنه علينا كتابة معامل مقداره اثنان أمام الليثيوم ومعامل مقداره ثلاثة أنصاف أمام غاز الأكسجين.

بعد ذلك، دعونا نكتب معادلة لتمثيل تكوين مول واحد من أكسيد الليثيوم ومول واحد من ثاني أكسيد الكربون. يمكننا أن نرسم سهم تفاعل من العناصر إلى النواتج، ونسمي هذا التفاعل بالتفاعل رقم ثلاثة. هذه المعادلة الكيميائية موزونة بالفعل.

والآن بعد أن أكملنا تكوين دورة هس، دعونا نفرغ بعض المساحة؛ لحساب تغير الإنثالبي للتفاعل. وفقًا لدورة هس، يمكننا القول: إن تغير الإنثالبي للتفاعل رقم واحد يساوي القيمة السالبة لتغير الإنثالبي للتفاعل رقم اثنين زائد تغير الإنثالبي للتفاعل رقم ثلاثة. السبب في أنه علينا تغيير إشارة تغير الإنثالبي للتفاعل رقم اثنين هو أنه علينا الانتقال من المتفاعلات إلى النواتج على طول المسار البديل. ومن ثم، علينا عكس التفاعل رقم اثنين.

نحن الآن مستعدون للتعويض في المعادلة بقيم الإنثالبي القياسي للتكوين المعطاة. تغير الإنثالبي للتفاعل رقم اثنين يساوي الإنثالبي القياسي للتكوين لكربونات الليثيوم، وهو سالب 1216 كيلو جول لكل مول. تغير الإنثالبي للتفاعل رقم ثلاثة يساوي مجموع قيم الإنثالبي للتكوين لأكسيد الليثيوم وثاني أكسيد الكربون. بعد التبسيط، نلاحظ أن تغير الإنثالبي للتفاعل رقم واحد يساوي 1216 كيلو جول لكل مول زائد سالب 990 كيلو جول لكل مول. وهذا يعطينا موجب 226 كيلو جول لكل مول.

ومن ثم، فإن مقدار تغير الإنثالبي للتحلل الحراري لكربونات الليثيوم يساوي 226 كيلو جول لكل مول.