التفاعلية 1.4 · الإنتروبيا والتلقائية

تركيز HL المدعوم. أول تقييم 2025؛ تم استيعاب المهمة الحالية؛ لم يتم استيعاب دليل الكيمياء الكامل. تحتفظ الدليل المتبقي والمتطلبات التعليمية والتطبيقية بحجزاتها المسجلة.

المتطلبات السابقة: قراءة الكميات والوحدات المعلنة، واستخدام الحساب وشرط النموذج أدناه. طور كل درس طريقته الخاصة قبل النقل المستقل.

هذه أمثلة تعليمية أصلية أو خيالية صراحةً، وليست قياسات فعلية أو تحقيقات مُقيّمة مكتملة من المتعلمين.

ما الذي قد يفسر هذه الملاحظة؟

• قد يكون التفاعل ماصّاً للحرارة ومفضلاً ديناميكياً حرارياً في نفس الوقت. الإنثالبي وحده لا يحدد الاتجاه المفضل عند درجة حرارة معينة.
• ابدأ بتوقع. حدد الكميات أو الخصائص التي ستقارنها، ثم حدد الدليل الذي يمكنه التمييز بين تفسيرين.

بنِ النموذج

• الإنتروبيا مرتبطة بتوزيع الطاقة وعدد الترتيبات المجهرية المتاحة. طاقة جيبس تجمع بين الإنثالبي والإنتروبيا ودرجة الحرارة المطلقة لعملية عند ثبات درجة الحرارة والضغط.
• الانتروبيا: خاصية حالة مرتبطة بتوزيع الطاقة والترتيبات المتاحة؛ طاقة جيبس: كمية ديناميكية حرارية تجمع مساهمات الإنثالبي والانتروبيا.

اختر الأدلة القادرة على اختبار النموذج

• استخدم ΔG = ΔH - TΔS بوحدات طاقة متناسقة. يشير انخفاض طاقة جيبب السالبة إلى التفضيل الديناميكي الحراري للشروط المذكورة، وليس السرعة. قد يجعل حاجز التنشيط العملية المفضلة بطيئة.
• حدد ما إذا كانت القيم كميات لحالة قياسية وسجّل درجة الحرارة بالكلفن. حوّل الإنتروبيا من جول لكل كلفن لكل مول إلى كيلوجول لكل كلفن لكل مول عندما يكون الإنثالبي بكيلوجول لكل مول.

اعمل من الكميات المعروفة

• أدر القيم المعروفة ووحداتها. اختر العلاقة لأن افتراضاتها تتناسب مع هذه الحالة، ثم أعد ترتيب المعادلة قبل التعويض.
• معلوم: ΔH = +20 kJ/mol، ΔS = +100 J/(K·mol)، وT = 300 K. حول ΔS = 0.100 kJ/(K·mol). ΔG = ΔH - TΔS = 20 - 300×0.100 = -10 kJ/mol. العملية مواتية تحت التقريب المذكور.

مثال:

ΔH=30 kJ/mol، ΔS=0.10 kJ/(K·mol)، وT=400 K. أوجد ΔG. استخدم نفس التسلسل: الكميات المعلومة → النموذج → العلاقة → التعويض → الوحدة والتفسير.

تحقق من الاستنتاج وحدوده

• التفضيل الديناميكي الحراري لا يحدد سرعة التفاعل. لا يمكن استبدال درجة مئوية بالكلفن في TΔS، وقد يغير خطأ في تحويل الوحدات النتيجة بعامل قدره 1,000.
• عُد إلى الملاحظة الأصلية. اشرح ما يدعمه النتيجة، وما هي الشروط التي تفترضها، وطريقة واحدة لاختبار تفسير منافس.

تحذير:

يجب أن تكون التفاعلات المفضلة ديناميكيًا حراريًا سريعة. هذا الادعاء خاطئ: لا يحدد التفضيل الديناميكي الحراري سرعة التفاعل. لا يمكن استبدال درجة الحرارة المئوية بكلفن في TΔS، وقد يؤدي خطأ في تحويل الوحدات إلى تغيير النتيجة بمقدار 1,000.

المفتاح:

الإنتروبيا وطاقة جيبس وإمكانية التفاعل: استخدم ΔG = ΔH - TΔS بوحدات طاقة متسقة. يشير التغير السالب في طاقة جيبس إلى التفضيل الديناميكي الحراري للشروط المحددة، وليس إلى السرعة. قد يجعل حاجز التنشيط عملية مفضلة ديناميكيًا حراريًا بطيئة.