الطاقة فى التفاعلات الكيميائية

عضو بارز عدد المساهمات : 335

الطاقة في التفاعلات الكيميائية

المقدمة :-

يصاحب الكثير من الظواهر الطبيعية والعمليات المختلفة إنتاج طاقة بأشكال متعددة كالحرارة الناتجة من المقذوفات البركانية المتدفقة، والضوء والحرارة الناجمين عن أشعة الشمس، والكهرباء الناتجة من البطارية الجافة أو بطارية السيارة. وهناك عمليات يصاحبها امتصاص الطاقة كانصهار الثلج والتحليل الكهربائي لمحاليل أو مصاهير المواد الأيونية. ويطلق على فرع الكيمياء الذي يتعلّق بتغيرات الطاقة التي تصحب التفاعلات الكيميائية " الكيمياء الحرارية " ( Thermochemistry ).

يؤدي التغير الفيزيائي أو الكيميائي إلى تغيّر في طبيعة المادة أو في تركيبها ( مثل تبّخر الماء أو احتراق الكربون ) ويؤدي ذلك بالضرورة إلى تغيير في الطاقات المختزنة ( الكامنة ) في هذه المادة، وتبعا لقانون حفظ الطاقة ينطلق الفرق في الطاقات أو يمتص بصورة ما. ويمكن تقسيم التفاعلات الكيميائية من حيث تغير الطاقة المصاحبة لها إلى: تفاعلات ماصة للطاقة وتفاعلات طاردة للطاقة .

ولتمييز هذه التفاعلات الكيميائية يتم إظهار الطاقة في معادلاتها الكيميائية :-
كتفاعل طارد للطاقة

الطاقة فى التفاعلات الكيميائية T25

وكتفاعل ماص للطاقة

الطاقة فى التفاعلات الكيميائية T26

وحتى نستطيع استيعاب الفرق ما بين النوعين من التفاعلات الطاردة والماصة للطاقة, علينا أن نتذكر أن الجزيئات قد تمتلك نوعين من أنواع الطاقة وهي : الطاقة الحركية بانواعها ( الاهتزازية والدوارانية والانتقالية ) وطاقة الوضع . طاقة الوضع أو الكامنة مرجعها الموقع والتركيب. فهي مخزنة في الروابط الموجودة داخل المركبات أو بين جزئ وجزئ أو بين الذرات في العنصر أو في الذرات نفسها.

الطاقة فى التفاعلات الكيميائية Uploader

فمثلا هناك نوعين من الروابط بيّن بين الذرات في HCl
H----Cl........H----Cl.......H----Cl
لاحظ بأننا نعبّر عن الترابط الجزيئي بالنقط (......) و الروابط بين الذرات بالشرط -----
وفي هذا المركب فإن الروابط بين الذرات هي التساهمية ( المشتركة ) والترابط الجزيئي هي الترابط القطبي تكون هي مخازن الطاقة في المركب ..

ومثال آخر .. لتواجد الطاقة في المركبات حسب تركيبها
لتحضير عنصر الصوديوم من كلوريد الصوديوم, علينا صهره أولا لتصبح أيوناته حرة الحركة, ثم امرار تيار كهربائي التي توّفر القوة اللازمة لارجاع الإلكترون لأيون الصوديوم الموجب فتصبح ذرة صوديوم متعادلة. هذه العملية احتاجت طاقة . والسؤال .. ماذا حدث لطاقة الوضع في ذرة الصوديوم ؟
والجواب ..
أن جزء من الطاقة الكهربائية التي تم استخدامها لتحضير الصوديوم في عملية التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم قد تم تخزينها في ذرة الصوديوم كطاقة وضع. فعندما كان الصوديوم أيون موجب ويرتبط مع أيون الكلوريد سالب الشحنة كانت طاقة وضعه أقل ما يكون . ولكن مع خاصية الصوديوم في ميله لفقد الإلكترونات وشدة ارتباطه بالأيونات السالبة عندما يكون أيونا .. فالصوديوم كذرة سيعتبر كمسدس جاهز للانطلاق أو زنبرك مضغوط!
إذن ..
فإن مجموع كل من الطاقة الحركية وطاقة الوضع للمواد تسمى المحتوى الحرارى enthalpy