Chemistryالديناميكا الحراريةA-Level

CambridgeEdexcelAPAbiturAQABaccalauréat GénéralCAPSCBSE

دورة إنثالبي المحلول

قانون هيس المطبق على الذوبان: إنثالبي الشبكة وإنثالبيات الترطيب.

Understand the formulaSee the free derivationOpen the full walkthrough

Δ H_{so l} = Δ H_{l a tt} + Δ H_{h y d}^{+} + Δ H_{h y d}^{-}

Open Full Walkthrough Try Calculator

This public page keeps the free explanation visible and leaves premium worked solving, advanced walkthroughs, and saved study tools inside the app.

Core idea

Overview

دورة إنثالبي المحلول هي إطار عمل ديناميكي حراري يعتمد على قانون هيس ويستخدم لحساب تغير الطاقة عند ذوبان صلب أيوني في الماء. وهي تقسم العملية إلى خطوتين نظريتين: الانفصال الماص للحرارة للشبكة الأيونية إلى أيونات غازية والترطيب الطارد للحرارة لتلك الأيونات بواسطة جزيئات الماء.

When to use: طبق هذه المعادلة عند تحديد قابلية ذوبان مركب أيوني أو حساب قيم الإنثالبي المفقودة في دورة من نوع بورن-هابر. تفترض أن المحلول يتكون في درجة حرارة وضغط قياسيين وينتج عنه تخفيف لا نهائي.

Why it matters: تفسر هذه العلاقة سبب ذوبان بعض المواد بطريقة ماصة للحرارة، مما يبرد محيطها، بينما تطلق مواد أخرى حرارة كبيرة. وهي حيوية في الهندسة الكيميائية لتصميم أنظمة التبادل الحراري وفي علم الأدوية للتنبؤ بقابلية ذوبان الأدوية.

Symbols

Variables

$Δ$ $H_{l a tt}$ = Lattice Enthalpy, $Δ$ $H_{h y d}$ ^+ = Hyd. Enthalpy (cation), $Δ$ $H_{h y d}$ ^- = Hyd. Enthalpy (anion), $Δ$ $H_{so l}$ = ΔH Solution

Δ H_{l a tt}

Lattice Enthalpy

kJ/mol

Δ H_{h y d}^{+}

Hyd. Enthalpy (cation)

kJ/mol

Δ H_{h y d}^{-}

Hyd. Enthalpy (anion)

kJ/mol

Δ H_{so l}

ΔH Solution

kJ/mol

Walkthrough

Derivation

دورة إنثالبي الذوبان

قانون هس مطبق على ذوبان مادة أيونية صلبة: ΔH_sol = ΔH_lattice(dissociation) + ΔH_hyd(cation) + ΔH_hyd(anion).

إنثالبي الشبكة هو قيمة الانفصال الماص للحرارة (موجبة).
إنثالبيات الإماهة دائمًا ماصة للحرارة (سالبة).
ينطبق قانون هس: إنثالبي دالة حالة.

تعريف الدورة الديناميكية الحرارية

العملية الشاملة هي ذوبان المادة الأيونية الصلبة في أيوناتها المذابة.

M X (s) Δ H_{so l} M^{+} (a q) + X^{-} (a q)

التقسيم إلى خطوات عبر قانون هس

الخطوة 1: التغلب على طاقة الشبكة لفصل الأيونات الغازية.

M X (s) \to M^{+} (g) + X^{-} (g) Δ H_{l a tt}

إماهة الأيونات

الخطوة 2: يتم إماهة كل أيون غازي بجزيئات الماء، محرراً الطاقة.

M^{+} (g) \to M^{+} (a q) Δ H_{h y d}^{+}; X^{-} (g) \to X^{-} (a q) Δ H_{h y d}^{-}

تطبيق قانون هس

إذا كانت |ΔH_hyd| > ΔH_lattice فإن الذوبان ماص للحرارة؛ وإلا فإنه ماص للحرارة.

Δ H_{so l} = Δ H_{l a tt} + Δ H_{h y d}^{+} + Δ H_{h y d}^{-}

Result

Δ H_{so l} = Δ H_{l a tt} + Δ H_{h y d}^{+} + Δ H_{h y d}^{-}

Source: AQA A-level Chemistry Year 2 — Thermodynamics

Why it behaves this way

Intuition

تخيل بلورة أيونية كهيكل متراص. تتضمن عملية الذوبان خطوتين رئيسيتين: أولاً، 'فصل' الأيونات من الشبكة الصلبة إلى أيونات غازية فردية (يتطلب طاقة)، ثم 'تغليف'

Term

التغير الكلي في الإنثالبي عندما يذوب مول واحد من مركب أيوني في كمية كبيرة من المذيب (عادةً الماء) لتكوين محلول مخفف بلا حدود.

تشير هذه القيمة إلى ما إذا كانت عملية الذوبان تطلق حرارة (طاردة للحرارة، قيمة سالبة) أو تمتص حرارة (ماصة للحرارة، قيمة موجبة) من المحيط. وهو التغير الصافي للطاقة للعملية بأكملها.

Term

التغير في الإنثالبي اللازم لتكسير مول واحد من صلب أيوني إلى أيوناته الغازية المكونة.

هذه عملية ماصة للحرارة دائمًا (قيمة موجبة) لأنه يجب توفير الطاقة للتغلب على القوى الكهروستاتيكية القوية التي تربط الأيونات في الشبكة البلورية. تشير القيمة الأكبر إلى شبكة أقوى.

Term

التغير في الإنثالبي عندما يحيط مول واحد من الكاتيونات الغازية بجزيئات الماء لتكوين أيونات مميهة في المحلول.

هذه عملية طاردة للحرارة دائمًا (قيمة سالبة) لأنه يتم إطلاق الطاقة عندما تتشكل قوى جذب أيون-ثنائي قطب بين الأيونات الموجبة الشحنة وجزيئات الماء القطبية.

Term

التغير في الإنثالبي عندما يحيط مول واحد من الأنيونات الغازية بجزيئات الماء لتكوين أيونات مميهة في المحلول.

على غرار الكاتيونات، هذه عملية طاردة للحرارة دائمًا (قيمة سالبة) حيث يتم إطلاق الطاقة عندما تتشكل قوى جذب أيون-ثنائي قطب بين الأيونات السالبة الشحنة وجزيئات الماء القطبية.

Signs and relationships

Δ H_{latt}: يُعرف إنثالبي الشبكة بأنه الطاقة اللازمة لكسر الروابط الكهروستاتيكية القوية داخل الشبكة البلورية. يجعل هذا الإدخال من الطاقة العملية ماصة للحرارة، مما يؤدي إلى قيمة موجبة لـ $Δ$
Δ H_{hyd}^{+} \text{ and } Δ H_{hyd}^{-}: يمثل إنثالبي الإماهة الطاقة المنطلقة عندما تتشكل قوى جذب أيون-ثنائي قطب بين الأيونات الغازية وجزيئات الماء القطبية.

Free study cues

Insight

Canonical usage

عادةً ما يُعبَّر عن جميع حدود الإنثالبي في المعادلة بالطاقة لكل مول، وغالبًا بالكيلوجول لكل مول (كجول/مول) أو الجول لكل مول (جول/مول).

Ballpark figures

Quantity:
Quantity:
Quantity:

One free problem

Practice Problem

احسب إنثالبي المحلول (ΔHsol) لكلوريد الصوديوم (NaCl) علمًا أن إنثالبي تفكك الشبكة هو +788 كيلوجول/مول، وإنثالبي ترطيب Na⁺ هو -406 كيلوجول/مول، وإنثالبي ترطيب Cl⁻ هو -363 كيلوجول/مول.

Hint: اجمع إنثالبي تفكك الشبكة وإنثالبيي الترطيب وفقًا للصيغة.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

في سياق دورة إنثالبي المحلول، تُستخدم معادلة دورة إنثالبي المحلول لتحويل القياسات إلى قيمة يمكن تفسيرها. وتكمن أهمية الناتج في أنه يساعد على ربط الكميات المقاسة بالتركيز أو المردود أو تغير الطاقة أو سرعة التفاعل أو الاتزان.

Study smarter

Tips

يجب أن تكون إنثالبي الشبكة في هذه الصيغة المحددة هي القيمة الموجبة للتفكك.
إنثالبيات الترطيب دائمًا سالبة لأن تفاعلات الأيون-ثنائي القطب تطلق طاقة.
إذا كان الملح يحتوي على أيونات متعددة من نفس النوع، تذكر أن تضرب قيمة الترطيب بالمعامل.
ΔHsol سالبة تشير إلى أن الذوبان مفضل طاقيًا.

Avoid these traps

Common Mistakes

استخدام إنثالبي شبكة التكوين (سالبة) بدلاً من التفكك (موجبة).
قم بتحويل الوحدات والمقاييس قبل التعويض، خاصة عندما تمتزج المدخلات kJ/mol.
فسّر الإجابة مع وحدتها وسياقها؛ فالنسبة المئوية والمعدل والنسبة والكمية الفيزيائية لا تعني الشيء نفسه.

Common questions

Frequently Asked Questions

قانون هس مطبق على ذوبان مادة أيونية صلبة: ΔH_sol = ΔH_lattice(dissociation) + ΔH_hyd(cation) + ΔH_hyd(anion).

طبق هذه المعادلة عند تحديد قابلية ذوبان مركب أيوني أو حساب قيم الإنثالبي المفقودة في دورة من نوع بورن-هابر. تفترض أن المحلول يتكون في درجة حرارة وضغط قياسيين وينتج عنه تخفيف لا نهائي.

تفسر هذه العلاقة سبب ذوبان بعض المواد بطريقة ماصة للحرارة، مما يبرد محيطها، بينما تطلق مواد أخرى حرارة كبيرة. وهي حيوية في الهندسة الكيميائية لتصميم أنظمة التبادل الحراري وفي علم الأدوية للتنبؤ بقابلية ذوبان الأدوية.

استخدام إنثالبي شبكة التكوين (سالبة) بدلاً من التفكك (موجبة). قم بتحويل الوحدات والمقاييس قبل التعويض، خاصة عندما تمتزج المدخلات kJ/mol. فسّر الإجابة مع وحدتها وسياقها؛ فالنسبة المئوية والمعدل والنسبة والكمية الفيزيائية لا تعني الشيء نفسه.

يجب أن تكون إنثالبي الشبكة في هذه الصيغة المحددة هي القيمة الموجبة للتفكك. إنثالبيات الترطيب دائمًا سالبة لأن تفاعلات الأيون-ثنائي القطب تطلق طاقة. إذا كان الملح يحتوي على أيونات متعددة من نفس النوع، تذكر أن تضرب قيمة الترطيب بالمعامل. ΔHsol سالبة تشير إلى أن الذوبان مفضل طاقيًا.

References

Sources

Atkins' Physical Chemistry
IUPAC Gold Book: Enthalpy of solution
Wikipedia: Enthalpy of solution
IUPAC Gold Book
Atkins' Physical Chemistry, 11th ed.
McQuarrie, Donald A. Physical Chemistry: A Molecular Approach.
Atkins' Physical Chemistry (11th ed.) by Peter Atkins, Julio de Paula, and James Keeler
Chemistry (5th ed.) by Peter Atkins and Loretta Jones

دورة إنثالبي المحلول

Overview

Variables

Derivation

تعريف الدورة الديناميكية الحرارية

التقسيم إلى خطوات عبر قانون هس

إماهة الأيونات

تطبيق قانون هس

Intuition

Insight

Practice Problem

Real-World Context

Tips

Common Mistakes

Related Formulas

Enthalpy of Reaction

Bond Enthalpy

Lattice Energy (Born-Lande)

Frequently Asked Questions

Sources