بيرون إيديكلر · International GCSE · Chemistry · الموضوع 3
ثلاثة أسئلة تحدد مدى فائدة التفاعل: هل يحرر أم يمتص الحرارة، ما سرعته، وهل يكتمل؟ الكيمياء الفيزيائية تجيب عليها — عبر القياس الحراري ومعادلة Q = mcΔT، ونظرية التصادم بأدواتها الأربعة، والتوازن الديناميكي الذي يصل إليه التفاعل العكسي في وعاء مغلق.
Edexcel International GCSE Chemistry 4CH1، القسم 3 (العبارات 3.1–3.22C) قصيرة لكنها تعتمد على الحسابات. العبارات التي تنتهي بـ C مخصصة للكيمياء فقط.
| English | العربية |
|---|---|
| exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ | طارد للحرارة |
| endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ | ماص للحرارة |
| calorimetry/ˌkælɔːˈrɪmətri/ | المعايرة الحرارية |
| catalyst/ˈkætəlɪst/ | مُحفِّز |
| collision theory/kəˈlɪʒn ˈθɪəri/ | نظرية التصادم |
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | طاقة التنشيط |
| reversible reaction/rɪˈvɜːsɪbl rɪˈækʃn/ | تفاعل عكسي |
| dynamic equilibrium/daɪˈnæmɪk ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | التوازن الديناميكي |
تفاعلات طاردة للحرارة تُطلق الحرارة (الاحتراق، التعادل، معظم التفاعلات الاستبدالية) — ترتفع درجة حرارة الخليط، و ΔH سالب. تفاعلات ماصّة للحرارة تمتص الحرارة (التحلل الحراري، بعض الذوبان) — تنخفض درجة حرارة الخليط. قياس حراري بسيط: قياس التغير في درجة الحرارة لكتلة معلومة (كوب بولي ستيرين للمحاليل؛ موقد كحول أسفل كأس ماء للاحتراق).
تحقق محلول. 50 g من الماء يرتفع 24 °C في تجربة موقد كحول: $Q = 50 \times 4.2 \times 24 = 5040$ J. إذا احترق 0.010 mol من الوقود: $\Delta H = -5040/0.010 = -504\,000\ \mathrm{J\,mol^{-1}} = -504\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}$.
(C) قطع الروابط عملية ماصة للحرارة؛ تكوين الروابط عملية طاردة للحرارة. ΔH = الروابط المقطوعة − الروابط المتشكلة. تحقق محلول. H₂ + Cl₂ → 2HCl: مقطوعة 436 + 242 = 678؛ متشكلة 2 × 431 = 862؛ ΔH = 678 − 862 = −184 kJ/mol (طاردة للحرارة).
$q_{solution}=mc\Delta T,\quad q_{reaction}=-q_{solution}$
Connect opposite heat changes in the solution and reaction, using the page’s worked quantities to turn a temperature change into an energy estimate.
التجارب تتبع تفاعلاً مرئياً: حجم الغاز (رخام + حمض)، فقدان الكتلة على الميزان، أو اختفاء الصليب (ثيوكبريتات الصوديوم + حمض). أدوات أربعة: المساحة السطحية للصلب، التركيز (أو ضغط الغاز)، درجة الحرارة، وعامل حفاز.
نظرية التصادم تفسرها جميعاً: التفاعلات تتطلب تصادمات بطاقة تساوي على الأقل طاقة التنشيط. يعطي المسحوق مساحة سطحية مكشوفة أكثر → تصادمات أكثر في الثانية؛ يزيد التركيز أو الضغط تقارب الجسيمات → تصادمات أكثر تكراراً؛ ترفع درجة الحرارة سرعة الجسيمات → تصادمات أكثر تكراراً وأكثر طاقة — وهي الأداة الوحيدة التي ترفع نسبة التصادمات الناجحة. يوفر العامل الحفاز مساراً بديلاً بطاقة تنشيط أقل → نجاح عدد أكبر من التصادمات — ويبقى غير متغير كيميائياً في النهاية؛ ولا يغير كمية الناتج، بل سرعة ظهوره فقط.
التفاعل العكسي (⇌) يسير في الاتجاهين: كبريتات النحاس الثنائي المائي ⇌ الملح اللامائي + ماء (الحرارة تدفعه للأمام، والماء يعكسه)؛ كلوريد الأمونيوم ⇌ أمونيا + كلوريد هيدروجين عند التسخين. (C) في وعاء مغلق يصل إلى توازن ديناميكي: تتساوى سرعتا التفاعل الأمامي والعكسي، وتبقى جميع التراكيز ثابتة — وكلا التفاعلين يستمران.
(C) ارتفاع درجة الحرارة → يتحرك التوازن في الاتجاه الماص للحرارة؛ زيادة الضغط → يتحرك نحو الجانب ذو عدد أقل من مولات الغاز؛ العامل الحفاز يسرع كلا الاتجاهين بالتساوي ويترك الموضع دون تغيير.
$A\rightleftharpoons B$
In this closed A ⇌ B model, a catalyst changes how quickly equilibrium is reached, not its final composition.
الإجابات: 1 طارد للحرارة (احتراق)، ممتص للحرارة (تحلل حراري)، طارد للحرارة (تحييد)؛ 2 $Q = 100 \times 4.2 \times 8.0 = 3360$ J امتص — الماء يبرد، لذا الذوبان ممتص للحرارة؛ 3 (C) كسر الموجب (ممتص للحرارة)، تكوين السالب (طارد للحرارة)؛ 4 مكسور: 2(436) + 498 = 1370؛ مكون: 4(463) = 1852؛ ΔH = 1370 − 1852 = −482 kJ/mol (لكل 2 mol H₂O)؛ 5 المسحوق يكشف عن مساحة سطح أكبر بكثير، مما يزيد عدد تصادمات الحمض في الثانية؛ 6 درجة الحرارة — الجسيمات أسرع تتصادم أكثر AND تصادمات أكثر تتجاوز طاقة التنشيط؛ 7 مادة تزيد السرعة لكن لا تتغير كيميائياً في النهاية؛ 8 (C) معدلات الأمامية والعكسية متساوية؛ تركيزات جميع المواد ثابتة؛ 9 (C) يتحرك لليمين — 4 مول من الغاز على اليسار، 2 على اليمين، لذا الضغط الأعلى favore المقلل للمولات.
استكمال الإجابات: 10 (C) لأنه يقلل طاقة التنشيط للتفاعلين الأمامي والعكسي بالتساوي، مما يسرعهما دون تغيير توازنهما.
جار تحميل المواضيع…