حاسبة إنثالبي التفاعل
اكتب معادلة كيميائية موزونة مع الحالات الفيزيائية لتحصل على ΔH°rxn من إنثالبيات التكوين القياسية، مع المجاميع وخطوات الحساب والحرارة لكمية محددة من أي مادة، وجدول قيم تختار منه. ويضيف وضع ثانٍ جمع التفاعلات المعروفة بقانون هيس. مجانًا، دون تسجيل.
موزونة، مع الحالات: CH4(g) + 2 O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(l). ضع مسافات حول +، واكتب الشحنات مثل Na+ أو SO4^2-، وأضف @القيمة لمادة ليست في الجدول، مثل C8H18(l)@-250.1.
النتائج
-890.5 kJ
ΔH°rxn
طارد للحرارة (ΔH < 0)
تدفق الحرارة
-965.1 kJ
Σ ΔfH° للنواتج
-74.6 kJ
Σ ΔfH° للمتفاعلات
المادة
| الجانب | المعامل | المادة | ΔfH° (kJ/mol) | المعامل × ΔfH° (kJ) |
|---|---|---|---|---|
| متفاعل | 1 | CH₄(g) | -74.6 | -74.6 |
| متفاعل | 2 | O₂(g) | 0 | 0 |
| ناتج | 1 | CO₂(g) | -393.5 | -393.5 |
| ناتج | 2 | H₂O(l) | -285.8 | -571.6 |
خطوات الحساب
Σ النواتج = 1 × (-393.5) + 2 × (-285.8) = -965.1
Σ المتفاعلات = 1 × (-74.6) + 2 × (0) = -74.6
ΔH°rxn = Σ النواتج − Σ المتفاعلات = -965.1 − (-74.6) = -890.5 kJ
| المادة | الاسم | ΔfH° (kJ/mol) | أضف إلى المعادلة |
|---|---|---|---|
| H₂(g) | Hydrogen | 0 | |
| O₂(g) | Oxygen | 0 | |
| N₂(g) | Nitrogen | 0 | |
| F₂(g) | Fluorine | 0 | |
| Cl₂(g) | Chlorine | 0 | |
| Br₂(l) | Bromine | 0 | |
| I₂(s) | Iodine | 0 | |
| C(graphite) | Carbon (graphite) | 0 | |
| S(s) | Sulfur (rhombic) | 0 | |
| P(s) | Phosphorus (white) | 0 | |
| Na(s) | Sodium | 0 | |
| K(s) | Potassium | 0 | |
| Mg(s) | Magnesium | 0 | |
| Ca(s) | Calcium | 0 | |
| Al(s) | Aluminum | 0 | |
| Fe(s) | Iron | 0 | |
| Cu(s) | Copper | 0 | |
| Zn(s) | Zinc | 0 | |
| Ag(s) | Silver | 0 | |
| C(diamond) | Carbon (diamond) | 1.9 | |
| O₃(g) | Ozone | 142.7 | |
| Br₂(g) | Bromine | 30.9 | |
| I₂(g) | Iodine | 62.4 | |
| H₂O(l) | Water | -285.8 | |
| H₂O(g) | Water | -241.8 | |
| H₂O₂(l) | Hydrogen peroxide | -187.8 | |
| HF(g) | Hydrogen fluoride | -273.3 | |
| HCl(g) | Hydrogen chloride | -92.3 | |
| HBr(g) | Hydrogen bromide | -36.3 | |
| HI(g) | Hydrogen iodide | 26.5 | |
| H₂S(g) | Hydrogen sulfide | -20.6 | |
| NH₃(g) | Ammonia | -45.9 | |
| N₂H₄(l) | Hydrazine | 50.6 | |
| PH₃(g) | Phosphine | 5.4 | |
| CO(g) | Carbon monoxide | -110.5 | |
| CO₂(g) | Carbon dioxide | -393.5 | |
| CH₄(g) | Methane | -74.6 | |
| C₂H₆(g) | Ethane | -84 | |
| C₃H₈(g) | Propane | -103.8 | |
| C₂H₄(g) | Ethene (ethylene) | 52.4 | |
| C₂H₂(g) | Ethyne (acetylene) | 227.4 | |
| C₆H₆(l) | Benzene | 49.1 | |
| CH₃OH(l) | Methanol | -239.2 | |
| CH₃OH(g) | Methanol | -201 | |
| C₂H₅OH(l) | Ethanol | -277.6 | |
| C₂H₅OH(g) | Ethanol | -234.8 | |
| CH₃COOH(l) | Acetic acid | -484.3 | |
| CCl₄(l) | Carbon tetrachloride | -128.2 | |
| CHCl₃(l) | Chloroform | -134.1 | |
| CH₃Cl(g) | Chloromethane | -81.9 | |
| CS₂(l) | Carbon disulfide | 89 | |
| HCN(g) | Hydrogen cyanide | 135.1 | |
| C₆H₁₂O₆(s) | Glucose | -1273.3 | |
| NO(g) | Nitrogen monoxide | 91.3 | |
| NO₂(g) | Nitrogen dioxide | 33.2 | |
| N₂O(g) | Dinitrogen monoxide | 81.6 | |
| N₂O₄(g) | Dinitrogen tetroxide | 11.1 | |
| SO₂(g) | Sulfur dioxide | -296.8 | |
| SO₃(g) | Sulfur trioxide | -395.7 | |
| HNO₃(l) | Nitric acid | -174.1 | |
| H₃PO₄(s) | Phosphoric acid | -1284.4 | |
| PCl₃(l) | Phosphorus trichloride | -319.7 | |
| PCl₅(g) | Phosphorus pentachloride | -374.9 | |
| Na₂O(s) | Sodium oxide | -414.2 | |
| MgO(s) | Magnesium oxide | -601.6 | |
| CaO(s) | Calcium oxide | -634.9 | |
| BaO(s) | Barium oxide | -548 | |
| Al₂O₃(s) | Aluminum oxide | -1675.7 | |
| FeO(s) | Iron(II) oxide | -272 | |
| Fe₂O₃(s) | Iron(III) oxide | -824.2 | |
| Fe₃O₄(s) | Iron(II,III) oxide | -1118.4 | |
| CuO(s) | Copper(II) oxide | -157.3 | |
| Cu₂O(s) | Copper(I) oxide | -168.6 | |
| TiO₂(s) | Titanium dioxide | -944 | |
| PbO₂(s) | Lead(IV) oxide | -277.4 | |
| Mg(OH)₂(s) | Magnesium hydroxide | -924.5 | |
| Ca(OH)₂(s) | Calcium hydroxide | -985.2 | |
| NaF(s) | Sodium fluoride | -576.6 | |
| NaCl(s) | Sodium chloride | -411.2 | |
| NaBr(s) | Sodium bromide | -361.1 | |
| KCl(s) | Potassium chloride | -436.5 | |
| KBr(s) | Potassium bromide | -393.8 | |
| MgCl₂(s) | Magnesium chloride | -641.3 | |
| CaCl₂(s) | Calcium chloride | -795.4 | |
| CaF₂(s) | Calcium fluoride | -1228 | |
| AlCl₃(s) | Aluminum chloride | -704.2 | |
| AgCl(s) | Silver chloride | -127 | |
| AgBr(s) | Silver bromide | -100.4 | |
| ZnCl₂(s) | Zinc chloride | -415.1 | |
| CuCl₂(s) | Copper(II) chloride | -220.1 | |
| PbCl₂(s) | Lead(II) chloride | -359.4 | |
| NH₄Cl(s) | Ammonium chloride | -314.4 | |
| NH₄NO₃(s) | Ammonium nitrate | -365.6 | |
| NaNO₃(s) | Sodium nitrate | -467.9 | |
| KNO₃(s) | Potassium nitrate | -494.6 | |
| AgNO₃(s) | Silver nitrate | -124.4 | |
| Na₂CO₃(s) | Sodium carbonate | -1130.7 | |
| K₂CO₃(s) | Potassium carbonate | -1151 | |
| CaCO₃(s) | Calcium carbonate (calcite) | -1207.6 | |
| BaCO₃(s) | Barium carbonate | -1213 | |
| Na₂SO₄(s) | Sodium sulfate | -1387.1 | |
| K₂SO₄(s) | Potassium sulfate | -1437.8 | |
| CaSO₄(s) | Calcium sulfate | -1434.5 | |
| BaSO₄(s) | Barium sulfate | -1473.2 | |
| (NH₄)₂SO₄(s) | Ammonium sulfate | -1180.9 | |
| ZnS(s) | Zinc sulfide (sphalerite) | -206 | |
| PbS(s) | Lead(II) sulfide | -100.4 | |
| CuS(s) | Copper(II) sulfide | -53.1 | |
| H⁺(aq) | Hydrogen ion | 0 | |
| OH⁻(aq) | Hydroxide ion | -230 | |
| Na⁺(aq) | Sodium ion | -240.1 | |
| NH₄⁺(aq) | Ammonium ion | -132.5 | |
| Mg²⁺(aq) | Magnesium ion | -466.85 | |
| Fe²⁺(aq) | Iron(II) ion | -89.1 | |
| Fe³⁺(aq) | Iron(III) ion | -48.5 | |
| Ag⁺(aq) | Silver ion | 105.6 | |
| F⁻(aq) | Fluoride ion | -332.6 | |
| Cl⁻(aq) | Chloride ion | -167.2 | |
| Br⁻(aq) | Bromide ion | -121.6 | |
| I⁻(aq) | Iodide ion | -55.2 | |
| SO₄²⁻(aq) | Sulfate ion | -909.3 | |
| CH₃COO⁻(aq) | Acetate ion | -486 | |
| HNO₃(aq) | Nitric acid | -207.4 | |
| H₂SO₄(aq) | Sulfuric acid | -909.3 | |
| NaF(aq) | Sodium fluoride | -572.8 | |
| NaCl(aq) | Sodium chloride | -407.3 | |
| NaBr(aq) | Sodium bromide | -361.7 | |
| NaNO₃(aq) | Sodium nitrate | -447.5 | |
| Pb(NO₃)₂(aq) | Lead(II) nitrate | -416.3 |
المصدر: CRC Handbook of Chemistry and Physics، الطبعة 84، كما وردت في LibreTexts «T1: Standard Thermodynamic Quantities». تختلف كتب مرجعية أخرى في الرقم الأخير أو الرقمين الأخيرين.
كيفية استخدام حاسبة إنثالبي التفاعل
- 1. اكتب المعادلة الموزونة مع الحالات الفيزيائية. مثل CH4(g) + 2 O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(l). ضع مسافات حول +، واستخدم (g) أو (l) أو (s) أو (aq)، واكتب الأيونات مثل Na+ أو SO4^2-. ويمكنك أيضًا الضغط على «+ متفاعل» أو «+ ناتج» في الجدول بدلًا من الكتابة.
- 2. صحّح ما يُشار إليه. تُعلَّم المادة التي ليست في الجدول، وكذلك المادة الموجودة في أكثر من حالة، مثل الماء، فتطلب منك تحديد الحالة. وإذا كنت تعرف إنثالبي تكوينها ΔfH°، فأضفها بنفسك باستخدام @، كما في C8H18(l)@-250.1.
- 3. اقرأ ΔH°rxn. تحصل على المجموعين، ومساهمة كل مادة، وخطوات الحساب. ويحذّرك الأداة إذا كانت المعادلة غير موزونة، لأن الناتج يتناسب مع المعاملات التي كتبتها.
- 4. اطلب كمية حقيقية. اختر مادة وكمية بالمول أو الغرام لتحصل على الحرارة المنطلقة أو الممتصة. وانتقل إلى وضع قانون هيس لجمع التفاعلات المعروفة بدلًا من ذلك.
الصيغة
طريقة إنثالبيات التكوين
ΔH°rxn = Σ n·ΔH°f(النواتج) − Σ m·ΔH°f(المتفاعلات)
الحالات المرجعية
ΔH°f = 0 لعنصر في حالته القياسية
قانون هيس
ΔH(الصافي) = Σ (المضاعف × ±ΔH لكل خطوة)
الإنثالبي القياسي للتكوين ΔH°f هو التغيّر في الإنثالبي عندما يتكوّن مول واحد من مركب من عناصره، كل منها في أكثر حالاته ثباتًا عند 1 بار، وعند 298.15 K في هذه الجداول. ولأن العناصر نفسها لا تحتاج إلى تغيير لتتكوّن، فإن ΔH°f لها تساوي صفرًا: مثل O₂(g) وH₂(g) وBr₂(l) والجرافيت وغيرها. ويضرب المعامل n كل قيمة، فتكون الإجابة التغيّر في الإنثالبي لكل مول من التفاعل كما كُتب؛ فإذا ضاعفت كل المعاملات تضاعفت ΔH°rxn.
مثال تطبيقي: احتراق الميثان
بالنسبة إلى CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(l)، مع قيم ΔH°f: −74.6 لـ CH₄(g)، و−393.5 لـ CO₂(g)، و−285.8 kJ/mol لـ H₂O(l):
- النواتج: 1 × (−393.5) + 2 × (−285.8) = −965.1 kJ
- المتفاعلات: 1 × (−74.6) + 2 × 0 = −74.6 kJ
- ΔH°rxn = −965.1 − (−74.6) = −890.5 kJ لكل مول من CH₄ المحترق
تدل الإشارة السالبة على أن التفاعل طارد للحرارة. غيّر H₂O(l) إلى H₂O(g)، عند −241.8 kJ/mol، فتصبح الإجابة −802.5 kJ: والفرق 88.0 kJ هو حرارة تكثّف مولين من بخار الماء، بمقدار 44.0 kJ لكل منهما. ولهذا فإن رموز الحالات ليست زخرفة — أسقطها، وستطلب منك الأداة تحديد الحالة التي تقصدها عندما يكون للصيغة أكثر من إدخال.
لكمية حقيقية، اختر CH₄(g) في «عبّر عن الحرارة لـ» وأدخل 10 g. الكتلة المولية 16.043 g/mol، إذن 10 g تساوي 0.6233 mol، والحرارة المنطلقة 0.6233 × 890.5 = 555.1 kJ. ومثال ثانٍ: الجلوكوز، C₆H₁₂O₆(s) + 6 O₂(g) → 6 CO₂(g) + 6 H₂O(l)، يعطي ΔH°rxn = 6(−393.5) + 6(−285.8) − (−1273.3) = −2802.5 kJ، أو نحو 155.6 kJ منطلقة لكل 10 g.
قانون هيس: جمع التفاعلات المعروفة
الإنثالبي دالة حالة، لذا فإن التغيّر في الإنثالبي لتفاعل ما هو نفسه مهما كان المسار الذي يُوصل إليه، وΔH لتفاعل مستهدف هو مجموع ΔH للخطوات التي تجمع إليه. وتغطي ثلاث قواعد كل الحالات: اعكس تفاعلًا فتقلب إشارة ΔH الخاصة به؛ اضرب تفاعلًا فتضرب ΔH الخاصة به في العدد نفسه؛ اجمع النتائج، مع حذف المواد الموجودة في الطرفين.
لإيجاد ΔH للتفاعل C(s) + ½O₂(g) → CO(g)، الذي لا يمكن قياسه بدقة لأن بعض CO₂ يتكوّن دائمًا، اجمع C(s) + O₂(g) → CO₂(g)، وΔH = −393.5 kJ، مع عكس CO(g) + ½O₂(g) → CO₂(g)، وΔH = −283.0 kJ. عكس التفاعل يقلب −283.0 إلى +283.0، ومجموعهما −393.5 + 283.0 = −110.5 kJ، وهو يطابق ΔH°f المجدولة لـ CO. في وضع قانون هيس، أدخل ΔH لكل خطوة، وحدّد «معكوس» عند الخطوة الثانية، فتتولى الأداة الحساب. وهي تجمع الأرقام التي تعطيها لها؛ أما التحقق من أن الخطوات تجمع فعلًا إلى المعادلة المستهدفة فيقع على عاتقك.
مصدر الأرقام وحدودها
القيم من CRC Handbook of Chemistry and Physics، الطبعة 84 (2004)، عند 298.15 K، كما وردت في LibreTexts «T1: Standard Thermodynamic Quantities». تختلف الكتب المرجعية الأخرى في الرقم الأخير أو الرقمين الأخيرين: فجداول NBS تعطي 90.25 لـ NO(g) بينما تعطي هذه الطبعة 91.3. والنتائج هي إنثالبيات بالحالة القياسية عند 298.15 K، لا قيم عند درجة حرارتك، والأيونات المائية عند التخفيف اللانهائي، مع جعل H⁺(aq) يساوي صفرًا بالاتفاق.
الأسئلة الشائعة
- ما صيغة إنثالبي التفاعل من إنثالبيات التكوين؟
- ΔH°rxn = Σ n·ΔH°f(النواتج) − Σ m·ΔH°f(المتفاعلات)، حيث n وm هما معاملا المعادلة الموزونة. اضرب كل ΔH°f في معامله، واجمع جانب النواتج وجانب المتفاعلات كلًّا على حدة، ثم اطرح المتفاعلات من النواتج.
- لماذا يكون إنثالبي تكوين العنصر صفرًا؟
- يُعرَّف التكوين بأنه صنع مركب من عناصره في حالاتها القياسية، لذا فالعنصر في حالته القياسية لا يحتاج إلى تغيير ليتكوّن. وO₂(g) وH₂(g) وBr₂(l) والجرافيت تساوي صفرًا. أما العنصر نفسه في شكل آخر فليس كذلك: فالماس +1.9 kJ/mol، والأوزون O₃(g) هو +142.7 kJ/mol.
- هل أضرب ΔHf في المعاملات؟
- نعم. فكل ΔH°f في الجدول لمول واحد، لذا يعني المعامل 2 ضعف القيمة. والناتج النهائي ΔH°rxn يكون لكل مول من التفاعل كما كُتب، وتقسيم كل المعاملات على اثنين يقسم الإجابة على اثنين.
- ماذا تعني ΔH السالبة؟
- تعني ΔH السالبة أن التفاعل يطلق حرارة إلى محيطه عند ضغط ثابت؛ وهو طارد للحرارة. وتعني الموجبة أنه يمتص حرارة؛ وهو ماص للحرارة. والإشارة لا تقول شيئًا عن السرعة، ولا تحدد وحدها التلقائية، فذلك يحتاج إلى ΔG.
- لماذا تغيّر حالة الماء الإجابة؟
- للماء السائل والغازي إنثالبيا تكوين مختلفان: −285.8 و−241.8 kJ/mol. فتكوين H₂O(l) يطلق الـ44.0 kJ/mol الإضافية التي تطلقها عملية التكاثف، لذلك يكون الاحتراق نفسه أكثر طرادًا للحرارة عندما ينتهي الماء سائلًا.
- لماذا تختلف إجابتي قليلًا عن إجابة كتابي؟
- تُدرج الكتب المرجعية قيمًا مختلفة قليلًا، وبعضها يقرّب إلى أقرب 0.1 أو 1 kJ/mol. تحقّق من الجدول الذي يعتمده مقررك، وإذا كانت الدرجات تعتمد عليه، فأدخل قيم كتابك باستخدام @ لكل مادة.