Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Thermochemistry · ⁨תרמוכימיה⁩

AP Chemistry · ⁨כימיה AP⁩ · Topic 6 · ⁨נושא 6⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
8:53

תרמוכימיה

לחץ על האריזה הזו ובתוך שניות היא הופכת לקרה כמו קרח. אין כאן שום דבר שרוגש; אף אחד לא מקרר אותה מחוץ. פשוט חומר מוצק מתמוסס במים שבפנים…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון⁩

6.1

Endothermic and Exothermic Processes · ⁨תהליכים אנדותרמיים ואקסותרמיים⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 6.1.A: Explain the relationship between experimental observations and energy changes associated with a chemical or physical transformation.

  • 6.1.A.1 Temperature changes in a system indicate energy changes.
  • 6.1.A.2 Energy changes in a system can be described as endothermic and exothermic processes such as the heating or cooling of a substance, phase changes, or chemical transformations.
  • 6.1.A.3 When a chemical reaction occurs, the energy of the system either decreases (exothermic reaction), increases (endothermic reaction), or remains the same. For exothermic reactions, the energy lost by the reacting species (system) is gained by the surroundings, as heat transfer from or work done by the system. Likewise, for endothermic reactions, the system gains energy from the surroundings by heat transfer to or work done on the system.
  • 6.1.A.4 The formation of a solution may be an exothermic or endothermic process, depending on the relative strengths of intermolecular/interparticle interactions before and after the dissolution process.
עברית

מטרה לימודית 6.1.A: הסבר על הקשר בין תצפיות ניסיוניות לשינויים באנרגיה הקשורים למעבר כימי או פיזיקלי.

  • 6.1.A.1 שינויי טמפרטורה במערכת מצביעים על שינויים באנרגיה.
  • 6.1.A.2 שינויים באנרגיה במערכת ניתן לתאר כתהליכים אנדותרמיים ואקסותרמיים, כגון חימום או קירור חומר, שינויי פאזה או מעברים כימיים.
  • 6.1.A.3 כאשר מתרחשת תגובה כימית, אנרגיית המערכת עשויה להיפחת (תגובה אקסותרמית), לעלות (תגובה אנדותרמית), או להישאר זהה. בתגובות אקסותרמיות, האנרגיה שאבדה מהמינים המגיבים (המערכת) מתקבלת על ידי הסביבה, כחלק מהעברת חום או עבודה שנעשה על ידי המערכת. באופן דומה, בתגובות אנדותרמיות, המערכת מקבלת אנרגיה מהסביבה כחלק מהעברת חום אליה או עבודה שנעשה עליה.
  • 6.1.A.4 היווצרות תמיסה עשויה להיות תהליך אקסותרמי או אנדותרמי, בהתאם לעוצמתם היחסית של האינטראקציות בין-מולקולריות/בין-חלקיקיות לפני ואחרי תהליך ההמסה.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

Thermochemistry 热化学 tracks energy in reactions. A process is exothermic 放热 if it releases energy to the surroundings (feels hot, $\Delta H<0$) and endothermic 吸热 if it absorbs energy (feels cold, $\Delta H>0$). Breaking bonds costs energy; forming bonds releases it – the net decides the sign.

עברית
חבילת קור מיידית: תהליכים אנדותרמיים סופחים חום מהסביבה
חבילת קור מיידית: תהליכים אנדותרמיים סופחים חום מהסביבה

תרמוכימיה עוקבת אחרי אנרגיה בתגובות. תהליך הוא אקסותרמי אם משחרר אנרגיה לסביבה (מוזם, $\Delta H<0$) ו-אנדותרמי אם סופח אנרגיה (קר, $\Delta H>0$). שבירת קשרים דורשת אנרגיה; יצירת קשרים משחררת אותה – הניקוד הנקי קובע את הסימן.

תגובה אקסותרמית מחממת את הסביבה; אנדותרמית מקרה אותה
תגובה אקסותרמית מחממת את הסביבה; אנדותרמית מקרה אותה
Explore · ⁨חקור⁩

Compare endothermic and exothermic profiles · ⁨השוו בין פרופילים אנרגטיים אנדותרמיים ואקסותרמיים⁩

An exothermic reaction releases energy (products lower than reactants, $\Delta H<0$); an endothermic one absorbs it. The hump is the activation energy. · ⁨תגובה אקסותרמית משחררת אנרגיה (מוצרים נמוכים ממגיבים, $\Delta H<0$); תגובה אנדותרמית סופגת אותה. הגבשון הוא אנרגיית ההפעלה.⁩

6.2

Energy Diagrams · ⁨דיאגרמות אנרגיה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 6.2.A: Represent a chemical or physical transformation with an energy diagram.

  • 6.2.A.1 A physical or chemical process can be described with an energy diagram that shows the endothermic or exothermic nature of that process.
עברית

מטרה לימודית 6.2.A: ייצוג של מעבר כימי או פיזיקלי באמצעות דיאגרמת אנרגיה.

  • 6.2.A.1 תהליך פיזיקלי או כימי ניתן לתאור באמצעות דיאגרמת אנרגיה המראה את האופי האנדותרמי או האקסותרמי של התהליך.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

An energy diagram plots energy from reactants to products. Reactants above products means exothermic; below means endothermic. The vertical gap between them is the enthalpy change $\Delta H$.

עברית

דיאגרמת אנרגיה מציגה אנרגיה מתגובה למוצר. תגובה מעל מוצר היא אקסותרמית; מתחת להיא אנדותרמית. המרווח האנכי ביניהן הוא השינוי באנתלפיה $\Delta H$.

דיאגרמות אנרגיה: מוצרים אקסותרמיים נמצאים מתחת לתגובה, אנדותרמיים מעלה
דיאגרמות אנרגיה: מוצרים אקסותרמיים נמצאים מתחת לתגובה, אנדותרמיים מעלה
6.3

Heat Transfer and Thermal Equilibrium · ⁨העברת חום ואיזון תרמי⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 6.3.A: Explain the relationship between the transfer of thermal energy and molecular collisions.

  • 6.3.A.1 The particles in a warmer body have a greater average kinetic energy than those in a cooler body.
  • 6.3.A.2 Collisions between particles in thermal contact can result in the transfer of energy. This process is called "heat transfer," "heat exchange," or "transfer of energy as heat."
  • 6.3.A.3 Eventually, thermal equilibrium is reached as the particles continue to collide. At thermal equilibrium, the average kinetic energy of both bodies is the same, and hence, their temperatures are the same.
עברית

מטרה לימודית 6.3.A: הסבר על הקשר בין העברת אנרגיה תרמית להתנגשויות מולקולריות.

  • 6.3.A.1 לחלקיקים בגוף חם יותר יש אנרגיה קינטית ממוצעת גבוהה יותר מאשר לחלקיקים בגוף קר יותר.
  • 6.3.A.2 התנגשויות בין חלקיקים במגע תרמי יכולות לגרום להעברת אנרגיה. תהליך זה מכונה "העברת חום", "החלפת חום" או "העברת אנרגיה כחום".
  • 6.3.A.3 לבסוף מושג איזון תרמי כאשר החלקיקים ממשיכים להתנגש. באיזון תרמי, האנרגיה הקינטית הממוצעת של שני הגופים זהה, ולכן הטמפרטורות שלהם זהות.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

Heat 热量 flows from hot to cold until objects reach thermal equilibrium 热平衡 (equal temperature). Energy is conserved: the heat lost by the hot object equals the heat gained by the cold one.

עברית

חום זורם מחם לקר עד שהאובייקטים מגיעים ל-איזון תרמי (טמפרטורה שווה). האנרגיה נשמרת: החום שאבד מהאובייקט החם שווה לחום שהוסף לקר.

6.4

Heat Capacity and Calorimetry · ⁨קיבולת חום וקלורימטריה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 6.4.A: Calculate the heat $q$ absorbed or released by a system undergoing heating/cooling based on the amount of the substance, the heat capacity, and the change in temperature.

  • 6.4.A.1 The heating of a cool body by a warmer body is an important form of energy transfer between two systems. The amount of heat transferred between two bodies may be quantified by the heat transfer equation:

    • Equation: $q = mc\Delta T$.

    Calorimetry experiments are used to measure the transfer of heat.

  • 6.4.A.2 The first law of thermodynamics states that energy is conserved in chemical and physical processes.

  • 6.4.A.3 The transfer of a given amount of thermal energy will not produce the same temperature change in equal masses of matter with differing specific heat capacities.

  • 6.4.A.4 Heating a system increases the energy of the system, while cooling a system decreases the energy of the system.

  • 6.4.A.5 The specific heat capacity of a substance and the molar heat capacity are both used in energy calculations.

  • 6.4.A.6 Chemical systems change their energy through three main processes: heating/cooling, phase transitions, and chemical reactions.

  • 6.4.A.7 In calorimetry experiments involving dissolution, temperature changes of the mixture within the calorimeter can be used to determine the direction of energy flow. If the temperature of the mixture increases, thermal energy is released by the dissolution process (exothermic). If the temperature of the mixture decreases, thermal energy is absorbed by the dissolution process (endothermic).

עברית

מטרת למידה 6.4.A: לחשב את החום $q$ שנבלע או שוחרר על ידי מערכת העוברת חימום/קירור בהתבסס על כמות החומר, קיבולת החום והשינוי בטמפרטורה.

  • 6.4.A.1 חימום גוף קר על ידי גוף חם הוא צורה חשובה של העברת אנרגיה בין שתי מערכות. ניתן לכמת את כמות החום המועברת בין שני גופים באמצעות משוואת העברת החום:

    • משוואה: $q = mc\Delta T$.

    ניסויי קלורימטריה משמשים למדידת העברת חום.

  • 6.4.A.2 החוק הראשון בתרמודינמיקה קובע שאנרגיה נשמרת בתהליכים כימיים ופיזיקליים.

  • 6.4.A.3 העברת כמות נתונה של אנרגיה תרמית לא תוביל לשינוי טמפרטורה זהה במסה שווה של חומרים בעלי קיבולת חום ספציפית שונה.

  • 6.4.A.4 חימום מערכת מגדיל את האנרגיה של המערכת, בעוד שקירור מערכת מקטין את האנרגיה שלה.

  • 6.4.A.5 גם קיבולת החום הספציפית של חומר וגם קיבולת החום המולרית משמשות בחישובים אנרגטיים.

  • 6.4.A.6 מערכות כימיות משנות את אנרגיהן דרך שלושה תהליכים עיקריים: חימום/קירור, מעברי פאזה ותגובות כימיות.

  • 6.4.A.7 בניסויי קלורימטריה הכוללים התמסה, שינויי הטמפרטורה בתערובת בתוך הקלורימטר יכולים לשמש לקביעת כיוון זרימת האנרגיה. אם טמפרטורת התערובת עולה, אנרגיה תרמית משוחררת על ידי תהליך ההתמסה (תגובה אקסותרמית). אם טמפרטורת התערובת יורדת, אנרגיה תרמית נבלעת על ידי תהליך ההתמסה (תגובה אנדרותרמית).

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

The heat to change a substance's temperature is

$$q=mc\,\Delta T,$$
where $c$ is the specific heat 比热容 (energy per gram per degree). Calorimetry 量热法 measures a reaction's heat by tracking the temperature change of surrounding water: the heat the water gains equals the heat the reaction releases.

Worked example. A reaction in a coffee-cup calorimeter warms $100\ \text{g}$ of water by $8.0\,{}^{\circ}\text{C}$ ($c=4.18\ \text{J/(g}\,{}^{\circ}\text{C)}$). The heat absorbed by the water is

$$q=mc\,\Delta T=100\times4.18\times8.0=3.3\times10^{3}\ \text{J}.$$
By energy conservation the reaction released this $3.3\ \text{kJ}$, so it is exothermic ($q_{\text{rxn}}=-3.3\ \text{kJ}$).

עברית

החום הדרוש לשינוי טמפרטורה של חומר הוא

$$q=mc\,\Delta T,$$
כאן $c$ היא החום הספציפי (אנרגיה לגרם לכל מעלה). קלורימטריה מודדת חום של תגובה על ידי מעקב אחר שינוי הטמפרטורה במים הסובבים: החום שמעניקה המים שווה לחום שמשתחרר מהתגובה.

קלורימטריה: מדידת שינוי הטמפרטורה של מסת תמיסה ידועה
קלורימטריה: מדידת שינוי הטמפרטורה של מסת תמיסה ידועה

דוגמה פותרת. תגובה בקלורימטר כוס קפה מחממת $100\ \text{g}$ מים ב-$8.0\,{}^{\circ}\text{C}$ ($c=4.18\ \text{J/(g}\,{}^{\circ}\text{C)}$). החום שנבלע על ידי המים הוא

$$q=mc\,\Delta T=100\times4.18\times8.0=3.3\times10^{3}\ \text{J}.$$
עקב שימור האנרגיה, התגובה שחררה כמות זו של $3.3\ \text{kJ}$, ולכן היא אקסותרמית ($q_{\text{rxn}}=-3.3\ \text{kJ}$).

Explore · ⁨חקור⁩

Heat different materials · ⁨חומרים שונים נחממים באופן שונה⁩

$Q=mc\Delta T$: a high specific heat (like water's) means a lot of energy for a small temperature rise. Compare materials for the same heat input. · ⁨$Q=mc\Delta T$: קיבולת חום ספציפית גבוהה (כמו במים) אומרת שיש צורך באנרגיה רבה כדי להעלות טמפרטורה קטנה. השוו חומרים עבור אותה כמות חום.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
Thermochemistry/ˈθɜːməkemɪstri/ תרמוכימיה
exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ אקסותרמי
endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ אנדותרמי
Heat/hiːt/ חום
thermal equilibrium/ˈθɜːml ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ איזון תרמי
specific heat/spəˈsɪfɪk hiːt/ חום ספציפי
Calorimetry/ˌkælɔːˈrɪmətri/ קלורימטריה
phase change/feɪz tʃeɪndʒ/ שינוי פאזה
enthalpy of reaction/enˈθælpi ɒv rɪˈækʃn/ אנתלפיית תגובה
state function/steɪt ˈfʌŋkʃn/ פונקציית מצב
standard enthalpy of formation/ˈstændəd enˈθælpi ɒv fɔːˈmeɪʃn/ אנתלפיה סטנדרטית של יצירה
Hess's law/ˈhesɪz lɔː/ חוק הесс
6.5

Energy of Phase Changes · ⁨אנרגיה של שינויי מצב⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 6.5.A: Explain changes in the heat $q$ absorbed or released by a system undergoing a phase transition based on the amount of the substance in moles and the molar enthalpy of the phase transition.

  • 6.5.A.1 Energy must be transferred to a system to cause a substance to melt (or boil). The energy of the system therefore increases as the system undergoes a solid-to-liquid (or liquid-to-gas) phase transition. Likewise, a system releases energy when it freezes (or condenses). The energy of the system decreases as the system undergoes a liquid-to-solid (or gas-to-liquid) phase transition. The temperature of a pure substance remains constant during a phase change.
  • 6.5.A.2 The energy absorbed during a phase change is equal to the energy released during a complementary phase change in the opposite direction. For example, the molar enthalpy of condensation of a substance is equal to the negative of its molar enthalpy of vaporization. Similarly, the molar enthalpy of fusion can be used to calculate the energy absorbed when melting a substance and the energy released when freezing a substance.
עברית

מטרת למידה 6.5.A: להסביר שינויים בחום $q$ שנבלע או שוחרר על ידי מערכת העוברת מעבר פאזה בהתבסס על כמות החומר במוסים ועל האנתלפיה המולרית של מעבר הפאזה.

  • 6.5.A.1 יש להעביר אנרגיה למערכת כדי לגרום לחומר להמיס (או להרתיח). לכן, האנרגיה של המערכת עולה כאשר המערכת עוברת מעבר פאזה ממוצק לנוזל (או מנוזל לגז). באופן דומה, מערכת משחררת אנרגיה כאשר היא קופאת (או מתעבה). האנרגיה של המערכת יורדת כאשר המערכת עוברת מעבר פאזה מנוזל למוצק (או מגז לנוזל). טמפרטורת חומר טהור נשארת קבועה במהלך מעבר פאזה.
  • 6.5.A.2 האנרגיה שנבלעת במהלך מעבר פאזה שווה לאנרגיה שמשתחררת במעבר פאזה משלים בכיוון הנגדי. לדוגמה, האנתלפיה המולרית של התעבות של חומר שווה למינוס האנתלפיה המולרית של אידויו שלו. similarly, את האנתלפיה המולרית של המסה ניתן להשתמש לחישוב האנרגיה שנבלעת במהלך המסת חומר והאנרגיה שנשחררת במהלך קיבועו.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

During a phase change 相变 (melting, boiling) the temperature stays constant while heat goes into breaking intermolecular forces, not raising kinetic energy. The energy needed is $q=n\,\Delta H_{\text{fus}}$ (melting) or $q=n\,\Delta H_{\text{vap}}$ (boiling) – the flat steps on a heating curve.

עברית

במהלך שינוי מצב (המיסה, רתיחה) הטמפרטורה נשארת קבועה בעוד החום משמש לשבירת כוחות אינטרמולקולריים ולא להגברת האנרגיה הקינטית. האנרגיה הנדרשת היא $q=n\,\Delta H_{\text{fus}}$ (המיסה) או $q=n\,\Delta H_{\text{vap}}$ (רתיחה) – המדרגות השטוחות על עקומת חימום.

קיטור ממים רותחים: שינויי מצב בולעים או משחררים אנרגיה בטמפרטורה קבועה
קיטור ממים רותחים: שינויי מצב בולעים או משחררים אנרגיה בטמפרטורה קבועה
Explore · ⁨חקור⁩

Heat through a phase change · ⁨חימום דרך שינוי מצב צבירה⁩

During a phase change the temperature holds flat while energy breaks bonds — the latent heat. Watch the plateaus at melting and boiling. · ⁨במהלך שינוי מצב צבירה הטמפרטורה נשארת קבועה בעוד שאנרגיה שוברת קשרים — החום הלתי. שימו לב לפלטאות בהמסה וברתיחה.⁩

6.6

Introduction to Enthalpy of Reaction · ⁨מבוא לאנתלפיית תגובה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 6.6.A: Calculate the heat $q$ absorbed or released by a system undergoing a chemical reaction in relationship to the amount of the reacting substance in moles and the molar enthalpy of reaction.

  • 6.6.A.1 The enthalpy change of a reaction gives the amount of heat energy released (for negative values) or absorbed (for positive values) by a chemical reaction at constant pressure.
  • 6.6.A.2 When the products of a reaction are at a different temperature than their surroundings, they exchange energy with the surroundings to reach thermal equilibrium. Thermal energy is transferred to the surroundings as the reactants convert to products in an exothermic reaction. Thermal energy is transferred from the surroundings as the reactants convert to products in an endothermic reaction.
  • 6.6.A.3 The chemical potential energy of the products of a reaction is different from that of the reactants because of the breaking and forming of bonds. The energy difference results in a change in the kinetic energy of the particles, which manifests as a temperature change.
    • Exclusion Statement: The technical distinctions between enthalpy and internal energy will not be assessed on the AP Exam. Most reactions studied at the AP level are carried out at constant pressure, where the enthalpy change of the process is equal to the heat (and by extension, the energy) of reaction.
עברית

מטרת למידה 6.6.A: לחשב את החום $q$ שנבלע או שוחרר על ידי מערכת העוברת תגובה כימית בקשר לכמות החומר המגיב במוסים ולאנתלפיה המולרית של התגובה.

  • 6.6.A.1 שינוי האנתלפיה של תגובה מייצג את כמות האנרגיה החום ששוחררה (עבור ערכים שליליים) או נבלעה (עבור ערכים חיוביים) על ידי תגובה כימית בלחץ קבוע.
  • 6.6.A.2 כאשר תוצרי התגובה נמצאים בטמפרטורה שונה מזו של הסביבה, הם מחליפים אנרגיה עם הסביבה כדי להגיע לאיזון תרמי. אנרגיה תרמית מועברת לסביבה כאשר החומרים המגיבים הופכים לתוצרים בתגובה אקסותרמית. אנרגיה תרמית מועברת מהסביבה כאשר החומרים המגיבים הופכים לתוצרים בתגובה אנדרותרמית.
  • 6.6.A.3 האנרגיה הכימית הפוטנציאלית של תוצרי התגובה שונה מזו של המגיבים בשל שבירת ויצירת קשרים. ההפרש באנרגיה גורם לשינוי באנרגיה הקינטית של החלקיקים, מה שמבטא עצמו כשינוי בטמפרטורה.
    • הצהרת חריגה: הבדלים טכניים בין אנתלפיה לאנרגיה פנימית לא ייבדקו במבחן AP. רוב התגובות שנלמדות ברמת ה-AP מתבצעות בלחץ קבוע, כאשר שינוי האנתלפיה בתהליך שווה לחום (וחלופין, לאנרגיית) התגובה.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

The enthalpy of reaction 反应焓 $\Delta H_{\text{rxn}}$ is the heat released or absorbed at constant pressure. Because enthalpy is a state function 状态函数, $\Delta H$ depends only on the initial and final states, not the path taken – the key that makes the next three methods work.

עברית

האנתלפייה של תגובה $\Delta H_{\text{rxn}}$ היא החום המשתחרר או שנבלע בלחץ קבוע. מכיוון שהאנתלפייה היא פונקציית מצב, $\Delta H$ תלויה רק במצבים ההתחלתי והסופי, ולא בדרך שנסללה – הדבר המפתח המאפשר את פעולת שלושת השיטות הבאות.

6.7

Bond Enthalpies · ⁨אנרגיות קשר⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 6.7.A: Calculate the enthalpy change of a reaction based on the average bond energies of bonds broken and formed in the reaction.

  • 6.7.A.1 During a chemical reaction, bonds are broken and/or formed, and these events change the potential energy of the system.
  • 6.7.A.2 The average energy required to break all of the bonds in the reactant molecules can be estimated by adding up the average bond energies of all the bonds in the reactant molecules. Likewise, the average energy released in forming the bonds in the product molecules can be estimated. If the energy released is greater than the energy required, the reaction is exothermic. If the energy required is greater than the energy released, the reaction is endothermic.
עברית

מטרות למידה 6.7.A: לחשב את שינוי האנתלפיה בתגובה על בסיס אנרגיות הקשר הממוצעות של קשרים שנשברו ונוצרו בתגובה.

  • 6.7.A.1 במהלך תגובה כימית, קשרים נשברים ו/או נוצרים, ואירועים אלו משנים את האנרגיה הפוטנציאלית של המערכת.
  • 6.7.A.2 ניתן להעריך את האנרגיה הממוצעת הנדרשת לשבירת כל הקשרים במולקולות המגיבים על ידי חיבור אנרגיות הקשר הממוצעות של כל הקשרים במולקולות המגיבים. באופן דומה, ניתן להעריך את האנרגיה הממוצעת המשחררת בעת יצירת הקשרים במולקולות התוצרים. אם האנרגיה המשחררת גדולה מאשר האנרגיה הנדרשת, התגובה היא אקסותרמית. אם האנרגיה הנדרשת גדולה מאשר האנרגיה המשחררת, התגובה היא אנדותרמית.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

One way to estimate $\Delta H$: sum the energy to break all reactant bonds, then subtract the energy released forming product bonds:

$$\Delta H \approx \sum (\text{bonds broken}) - \sum (\text{bonds formed}).$$
This is an approximation, since bond enthalpies are averages.

Worked example. Estimate $\Delta H$ for $\text{H}_2+\text{Cl}_2\rightarrow2\text{HCl}$ using bond enthalpies H–H $=436$, Cl–Cl $=242$, H–Cl $=431\ \text{kJ/mol}$. Break both reactant bonds ($436+242=678$) and form two H–Cl bonds ($2\times431=862$):

$$\Delta H\approx 678-862=-184\ \text{kJ},$$
exothermic, because the strong H–Cl bonds formed release more than the reactant bonds cost.

עברית

אחד הדרך להעריך $\Delta H$: לסכום את האנרגיה לשבירה של כל הקשרים בתגיבים, ואז להפחית את האנרגיה שמשתחררת בהיווצרות קשרי מוצרים:

$$\Delta H \approx \sum (\text{bonds broken}) - \sum (\text{bonds formed}).$$
זוהי קירוב, שכן אנרגיות הקשר הן ממוצעים.

שבירת קשרים דורשת אנרגיה; יצירת קשרים משחררת אותה
שבירת קשרים דורשת אנרגיה; יצירת קשרים משחררת אותה

דוגמה פותרת. הערך $\Delta H$ עבור $\text{H}_2+\text{Cl}_2\rightarrow2\text{HCl}$ באמצעות אנרגיות קשר H–H $=436$, Cl–Cl $=242$, H–Cl $=431\ \text{kJ/mol}$. יש לשבור שני קשרי תגיבים ($436+242=678$) ולהיווצר שני קשרי H–Cl ($2\times431=862$):

$$\Delta H\approx 678-862=-184\ \text{kJ},$$
אקסותרמית, כי הקשרים החזקים של H–Cl שהיווצרו משחררים יותר מאשר עלות קשרי התגיבים.

6.8

Enthalpy of Formation · ⁨אנתלפיית היווצרות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 6.8.A: Calculate the enthalpy change for a chemical or physical process based on the standard enthalpies of formation.

  • 6.8.A.1 Tables of standard enthalpies of formation can be used to calculate the standard enthalpies of reactions.
    • Equation: $\Delta H^{\circ}_{reaction} = \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ products} - \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ reactants}$
עברית

מטרות למידה 6.8.A: לחשב את שינוי האנתלפיה לתהליך כימי או פיזיקלי על בסיס אנתלפיות היצירה הסטנדרטיות.

  • 6.8.A.1 טבלאות של אנתלפיות יצירה סטנדרטיות יכולות לשמש לחישוב אנתלפיות התגובה הסטנדרטיות.
    • משוואה: $\Delta H^{\circ}_{reaction} = \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ products} - \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ reactants}$

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

The standard enthalpy of formation 生成焓 $\Delta H_f^\circ$ is the enthalpy to make one mole of a compound from its elements (zero for an element in its standard state). Then

$$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ = \sum \Delta H_f^\circ(\text{products}) - \sum \Delta H_f^\circ(\text{reactants}).$$

Worked example. Find $\Delta H_{\text{rxn}}^\circ$ for burning methane, $\text{CH}_4+2\text{O}_2\rightarrow\text{CO}_2+2\text{H}_2\text{O}$, given $\Delta H_f^\circ$: CH$_4=-75$, CO$_2=-394$, H$_2$O$=-286\ \text{kJ/mol}$ (O$_2=0$). Products minus reactants:

$$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ=[-394+2(-286)]-[-75+0]=-966+75=-891\ \text{kJ},$$
a large release, as expected for a combustion.

עברית

האנתלפייה הסטנדרטית של היווצרות $\Delta H_f^\circ$ היא האנתלפייה הנדרשת ליצירת מול אחד של תרכובת מאלמנטיה (אפס עבור אלמנט במצבו הסטנדרטי). אז

$$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ = \sum \Delta H_f^\circ(\text{products}) - \sum \Delta H_f^\circ(\text{reactants}).$$

היווצרות יוצרת תרכובת מאלמנטיה; בעירה שורפת אותה בחמצן
היווצרות יוצרת תרכובת מאלמנטיה; בעירה שורפת אותה בחמצן

דוגמה מופת. מצא $\Delta H_{\text{rxn}}^\circ$ לשריפת מתאן, $\text{CH}_4+2\text{O}_2\rightarrow\text{CO}_2+2\text{H}_2\text{O}$, נתון $\Delta H_f^\circ$: CH$_4=-75$, CO$_2=-394$, H$_2$O$=-286\ \text{kJ/mol}$ (O$_2=0$). מוצרים פחות תגובה:

$$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ=[-394+2(-286)]-[-75+0]=-966+75=-891\ \text{kJ},$$
שחרור אנרגיה גדול, כצפוי בבעירה.

6.9

Hess's Law · ⁨חוק הès⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 6.9.A: Represent a chemical or physical process as a sequence of steps.

  • 6.9.A.1 Many processes can be broken down into a series of steps. Each step in the series has its own energy change.

Learning Objective 6.9.B: Explain the relationship between the enthalpy of a chemical or physical process and the sum of the enthalpies of the individual steps.

  • 6.9.B.1 Because total energy is conserved (first law of thermodynamics), and each individual reaction in a sequence transfers thermal energy to or from the surroundings, the net thermal energy transferred in the sequence will be equal to the sum of the thermal energy transfers in each of the steps. These thermal energy transfers are the result of potential energy changes among the species in the reaction sequence; thus, at constant pressure, the enthalpy change of the overall process is equal to the sum of the enthalpy changes of the individual steps.
  • 6.9.B.2 The following are essential principles of Hess's law:
    • i. When a reaction is reversed, the enthalpy change stays constant in magnitude but becomes reversed in mathematical sign.
    • ii. When a reaction is multiplied by a factor $c$, the enthalpy change is multiplied by the same factor $c$.
    • iii. When two (or more) reactions are added to obtain an overall reaction, the individual enthalpy changes of each reaction are added to obtain the net enthalpy change of the overall reaction.
    • Exclusion Statement: The concept of state functions will not be assessed on the AP Exam.
עברית

מטרות למידה 6.9.A: לייצג תהליך כימי או פיזיקלי כסדרה של שלבים.

  • 6.9.A.1 ניתן לפצל תהליכים רבים לסדרה של שלבים. לכל שלב בסדרה יש שינוי אנרגיה משלו.

מטרות למידה 6.9.B: להסביר את הקשר בין אנתלפיה של תהליך כימי או פיזיקלי לבין סכום האנתלפיות של השלבים הבודדים.

  • 6.9.B.1 מכיוון שאנרגיה כוללת שמורה (חוק Thermodynamics הראשון), וכל תגובה בודדת בסדרה מעבירה אנרגיה תרמית לסביבה או ממנה, האנרגיה התרמית הכוללנית המועברת בסדרה תהיה שווה לסכום העברות האנרגיה התרמית בכל השלבים. עברות אנרגיה תרמית אלו הן תוצאה של שינויים באנרגיה פוטנציאלית בין המינים בסדרת התגובה; ולכן, בלחץ קבוע, שינוי האנתלפיה של התהליך הכולל הוא שווה לסכום שינוי האנתלפיה של השלבים הבודדים.
  • 6.9.B.2 העקרונות הבאים הם עקרונות יסוד בחוק הס:
    • i. כאשר תגובה מוחזרת, שינוי האנתלפיה נשאר קבוע בגודלו אך הופך הפוך בסימן המתמטי.
    • ii. כאשר תגובה מוכפלת בגורם $c$, שינוי האנתלפיה מוכפל באותו גורם $c$.
    • iii. כאשר שתי (או יותר) תגובות מצומדות כדי לקבל תגובה כוללנית, שינוי האנתלפיה של כל תגובה בודדת מצומד כדי לקבל את שינוי האנתלפיה הכוללנית של התגובה הכוללנית.
    • הצהרת חריגה: מושג פונקציית המצב לא ייבדק במבחן AP.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English
Hess's law: the route does not matter

Hess's law 盖斯定律: if a reaction is the sum of several steps, its $\Delta H$ is the sum of the steps' $\Delta H$ values. Reverse a step and flip the sign; scale a step and scale its $\Delta H$. This lets you find a hard-to-measure $\Delta H$ by combining known reactions – a frequent exam calculation.

עברית
חוק הès: המסלול אינו משנה

חוק הès: אם תגובה היא סכום של מספר שלבים, ה-$\Delta H$ שלה הוא סכום ערכי ה-$\Delta H$ של השלבים. הפוך שלב והפוך את הסימן; הרבע שלב והרבע את ה-$\Delta H$ שלו. כך ניתן למצוא ערך קשה למדידה – ה-$\Delta H$ – על ידי שילוב תגובות ידועות, סוג חישוב נפוץ במבחנים.

חוק היס: הדרך הישירה והעקיפה נותנות את אותו שינוי אנתלפיה כולל
חוק הès: המסלול הישיר והעקיף נותנים אותו שינוי אנתלפיה כולל
6.9

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

English
  • An exothermic reaction has $\Delta H<0$ (feels hot); endothermic has $\Delta H>0$ — always give $\Delta H$ a sign and units.
  • In calorimetry use $q=mc\,\Delta T$ with the mass of the water/solution; the reaction releases what the water gains.
  • Bond enthalpies: $\Delta H\approx\sum(\text{bonds broken})-\sum(\text{bonds made})$ — breaking is endothermic, making is exothermic (the classic sign trap).
  • Hess's law: the total $\Delta H$ is the sum of the steps' — reverse a step and flip the sign, scale a step and scale $\Delta H$.
  • During a phase change the temperature stays constant while energy goes into the forces between particles.
עברית
  • תגובה אקזותרמית היא $\Delta H<0$ (מוזיקה חום); אנדותרמית היא $\Delta H>0$ — תמיד לתת $\Delta H$ סימן ויחידות.
  • בקלורימטריה השתמש ב$q=mc\,\Delta T$ עם מסת המים/תמיסה; התגובה משחררת מה שהמים קוראים.
  • אנרגיית קשר: $\Delta H\approx\sum(\text{bonds broken})-\sum(\text{bonds made})$ – שבירה היא אנדותרמית, יצירה היא אקסותרמית (המלכודת הסימנית הקלאסית).
  • חוק Hess: סך ה$\Delta H$ הוא סך השלבים – הפוך שלב והפוך את הסימן, הרבע שלב והרבע את $\Delta H$.
  • במהלך שינוי מצב צבירה הטמפרטורה נשארת קבועה בעוד שאנרגיה נכנסת לכוחות בין החלקיקים.

Interactive lessons on this topic · ⁨שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.⁩

Past Papers · ⁨מבחני עבר⁩

More topics in AP Chemistry · ⁨כימיה AP⁩ · ⁨נושאים נוספים בAP Chemistry · ⁨כימיה AP⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP