ما هو التفاعل الطارد للحرارة الإكسوثرمي

1 إجابة واحدة
مهندس زراعي
هندسة زراعية - قسم وقاية النبات, جامعة تشرين

عندما تحدث تغييراتٌ فيزيائيةٌ أو كيميائيةٌ، فإنها عادةً ما تكون مصحوبة بنقل الطّاقة. ينص قانون الحفاظ على الطاقة، على أنّه في أيّ عمليةٍ فيزيائيةٍ أو كيميائيةٍ، لا يتم تخليق الطاقة أو تدميرها. وبعبارةٍ أخرى، يتمّ الحفاظ على الطاقة الكاملة في الكون.

من أجل فهمٍ أفضلٍ لتغيرات الطاقة التي تحدث أثناء التفاعل، نحتاج إلى تحديد جزئين من الكون، هما جملة النظام، والمناطق المحيطة به. فالنظام هو الجزء المحدّد من المادة في مساحةٍ معينةٍ يتم دراستها أثناء تجربةٍ ما. المحيط هو كلّ شيءٍ في الكون ليس جزءًا من النظام.

من الناحية العملية لكيميائيِّ المختبر، النظام هو المواد الكيميائية المحددة التي تتفاعل فيما بينها، في حين أنّ المناطق المحيطة هي المنطقة المجاورة مباشرةً داخل الغرفة. خلال معظم العمليات، يتم تبادل الطاقة بين النظام والمناطق المحيطة. إذا فقد النظام كميةً معيّنةً من الطاقة، تكسب المناطق المحيطة نفس الكمية من الطاقة، وإذا حصل النظام على كمية معينة من الطاقة، يتم توفير هذه الطاقة من قبل المناطق المحيطة.

جميع العمليات الكيميائية مصحوبةٌ بتغييراتٍ في الطاقة. عندما يحدث التفاعل، فإنه إما يطلق طاقةً أو يمتص الطاقة من محيطه. يُصنّف هذين النوعين من التفاعلات في الديناميكا الحرارية، على أنها طاردة للحرارة (Exothermic)، أو ماصة للحرارة (Endothermic).

هناك طريقةٌ سهلةٌ لتذكّر الفرق بين هذين النوعين من التفاعلات، من خلال البادئات الخاصة بها: حيث تعني Exo الخارج أو الخروج، وتعني Endo الدخول أو الداخل. وسأستعرض هذه المفاهيم بمزيد من التفصيل بعد تقديم مفهوم المحتوى الحراري.

الطاقة الداخلية الكامنة (المحتوى الحراري) Enthalpy: هي مقياسٌ لإجماليّ طاقة النظام، وغالبًا ما تعبّر عن نقل الطاقة بين الأنظمة بطريقةٍ بسيطةٍ. نظرًا لأنه لا يمكن قياس المحتوى الحراري الكامن لنظام ما بشكلٍ مباشرٍ، فإننا غالبًا ما نشير إليها بالتغير في المحتوى الحراري للتفاعل. لذلك وعند مستوى الضغط الثابت، فإنّ الطاقة الحرارية الكامنة هي مقدار الطاقة الحرارية الممتصّة أو الناتجة عن التفاعل، ونتيجة للعلاقة بين الطاقة الحرارية الكامنة ومقدار الطاقة الحرارية المتبادلة مع المحيط، يشار غالبًا لتغيرات الطاقة الكامنة بتغيرات حرارة التفاعل.

التفاعلات الطاردة للحرارة: هي تفاعلاتٌ أو عملياتٌ تطلق الطاقة عادة في شكل حرارةٍ أو ضوءٍ. في التفاعل الطارد للحرارة، تُطلق الطاقة لأن الطاقة الإجمالية للمنتجات أقل من إجماليِّ الطاقة للمواد المتفاعلة. لهذا السبب، فإن التغير في المحتوى الحراري، لتفاعلٍ طاردٍ للحرارة سيكون دائمًا سلبيًا. في وجود الماء، مثلًا سينفصل الحمض القوي بسرعةٍ ويطلق الحرارة بوجود الماء، لذلك فهو تفاعلٌ طاردٌ للحرارة.

التفاعلات الماصّة للحرارة: هي تفاعلاتٌ تتطلّب طاقةً خارجيةً عادة على شكل حرارةٍ لتتم، نظرًا لأن التفاعلات الماصّة للحرارة تسحب الحرارة من محيطها، فإنها تميل إلى التسبب في تبريد بيئاتها. وهي أيضًا غير تلقائية بشكلٍ عامٍ، حيث أنّ التفاعلات الماصّة للحرارة تُنتج منتجاتٍ أعلى في الطاقة من المواد المتفاعلة.

على هذا النحو، يكون التغيير في المحتوى الحراري لتفاعلٍ ماص للحرارة دائمًا إيجابيًا. مثلًا من أجل إذابة مكعب الثلج تلزم الحرارة، لذلك تكون العملية ماصّةً للحرارة.

يعتمد ما إذا كان التفاعل طاردًا أو ماصًا للحرارة على الاتجاه الذي يسير فيه؛ بعض التفاعلات قابلة للعكس، وعندما تعيد المنتجات إلى المواد المتفاعلة، يكون التغيير في المحتوى الحراري معاكسًا.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما هو التفاعل الطارد للحرارة الإكسوثرمي"؟