فيديو السؤال: تعريف طاقة الرابطة لجزيئات الهيدروجين الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

تحتوي جزيئات الهيدروجين، ‪H2‬‏، على رابطة ‪H‬‏–‪H‬‏ أحادية. طاقة هذه الرابطة 432 كيلو جول لكل مول. إلام يشير ذلك؟

العبارة التي علينا شرحها هي أن الرابطة الأحادية بين ذرتي الهيدروجين لها طاقة تساوي 432 كيلو جول لكل مول. دعونا نبدأ بتخيل جزيء الهيدروجين. هذه هي الرابطة. وهاتان هما ذرتا الهيدروجين. الرابطة الكيميائية هي تجاذب دائم بين الأنواع على المستوى الذري؛ سواء أكانت ذرات أم أيونات أم جزيئات. وهذا لا يعني أن الرابطة الكيميائية ستدوم إلى الأبد. فإذا زود النظام بقدر كاف من الطاقة لمقاومة التجاذب، فستنكسر الرابطة. إذن، يتطلب كسر الروابط طاقة. وتنطلق طاقة عند عكس هذه العملية.

ما الذي يعنيه قولنا: إن الرابطة لها طاقة؟ دعونا نلق نظرة على مخطط الطاقة. عند الطاقة المرتفعة، يكون لدينا ‪H‬‏ زائد ‪H‬‏. وعند الطاقة المنخفضة، يكون لدينا ‪H2‬‏. ويقال إن الفرق بينهما هو طاقة الرابطة، وهو مقدار الطاقة الذي يكسب النظام استقرارًا بفعل الرابطة. والآن ماذا عن الطاقة المحددة للرابطة بين ذرتي الهيدروجين التي تبلغ 432 كيلو جول لكل مول؟ تتكون هذه القيمة من ثلاثة أجزاء. يمكننا التفكير في المعنى جزءًا تلو الآخر.

هيا نبدأ بالكيلو جول. الكيلو يعني 1000. وعليه، فإن الكيلو جول يعني 1000 جول. والجول هو وحدة قياس الطاقة في النظام الدولي للوحدات. يتطلب الأمر 4.2 جول لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء بمقدار درجة سلزية واحدة. وعبارة: «لكل مول» مرادفة لعبارة: «لكل 6.02 في 10 أس 23 من شيء ما». هذا عدد كبير جدًّا يسمى عدد أفوجادرو، وهو ما يحول الأعداد من المقياس الذري إلى المقياس البشري. ومن ثم، فإن الكيلو جول لكل مول يعني أنه لكل مول من شيء ما لديك هذا العدد من الكيلو جول.

والعدد 432 مجرد عدد الكيلو جول لكل مول من الروابط. وبهذا، نكون قد توصلنا إلى أنه إذا كان لدينا مول من الروابط الأحادية بين ذرتي الهيدروجين، فإننا نحتاج إلى 432 كيلو جول من الطاقة لكسرها. لوضع ذلك في سياقه، يمكننا القول إن 432 كيلو جول من الطاقة يؤدي إلى تسخين لترين من الماء بمقدار 52 درجة سلزية. كيف يمكننا التعبير عن ذلك بكلمات؟ المقصود بأن الرابطة الأحادية بين ذرتي الهيدروجين لها طاقة تساوي 432 كيلو جول لكل مول هو أنه يلزم استخدام 432 كيلو جول من الطاقة لكسر مول واحد من هذه الرابطة.

من المهم أن تستوعب جيدًا معنى كلمة أحادية في الجملة الأولى. تشير كلمة أحادية إلى نوع الرابطة بين ذرتي الهيدروجين، وليس إلى عدد روابط الهيدروجين في المجمل. نحتاج إلى 432 كيلو جول من الطاقة لكل رابطة، ومن ثم إذا كان لديك جرامان من الهيدروجين، وهو ما يساوي مولًا واحدًا من الروابط بين ذرتي الهيدروجين، فسيستغرق الأمر أكثر من 10 دقائق لكسر هذه الروابط بواسطة الطاقة الناتجة الكلية. لذا انتبه إلى أن طاقة الرابطة معطاة لكل مول من الروابط، وليس لكل رابطة. إذن مرة أخرى، الإجابة هي أنه يلزم توافر 432 كيلو جول من الطاقة لكسر مول واحد من الروابط بين ذرتي الهيدروجين.