- التفاعلات الطاردة للحرارة تعطي طاقة إلى الخارج — تدفئ المحيطات؛ التفاعلات الماصة للحرارة تأخذها من الداخل — تبرد.
- مخططات مسارات التفاعل تظهر طاقة التنشيط والتغير الكلي؛ (HT) طاقات الروابط تُجمع لتعطي نفس القصة.
- الخلايا الكيميائية وخلايا الوقود (الكيمياء فقط) تحول طاقة التفاعل إلى كهرباء.
التغيرات في الطاقة
AQA · GCSE · Chemistry · الموضوع 5
5.1
تغيرات الطاقة: التفاعلات التي تطلق الحرارة والتفاعلات التي تمتصها
مفردات
تدريب
| English | العربية |
|---|---|
| exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ | طارد للحرارة |
| endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ | ماص للحرارة |
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | طاقة التنشيط |
| reaction profile/rɪˈækʃn ˈprəʊfaɪl/ | ملف التفاعل |
| fuel cell/ˈfjuːəl sel/ | خلية الوقود |
| rechargeable/rɪˈtʃɑːdʒəbl/ | قابل لإعادة الشحن |
| bond energy/bɒnd ˈenədʒi/ | طاقة الرابطة |
5.1
التفاعلات الطاردة والماصة للحرارة (4.5.1)
المنهج
التفاعلات الطاردة والماصة للحرارة (AQA 8462 العبارات 4.5.1.1-4.5.1.3).
- عرّف التفاعلات الطاردة والماصة للحرارة من خلال تغير درجة الحرارة، مع ذكر أمثلة واستخدامات.
- ارسم وفسر منحنيات طاقة التفاعل مع طاقة التنشيط والتغير الكلي في الطاقة.
- (HT) احسب التغير الكلي في الطاقة من طاقات الروابط واشرح الفرق بين نوعي التفاعلين.
المصدر: منهج كامبريدج الدولي
الحفاظ على الطاقة: الطاقة المنقولة إلى المحيطات تأتي من مخزون النواتج. التفاعل الطارد ينقل الطاقة إلى الخارج — ترتفع درجة حرارة المحيطات (الاحتراق، العديد من الأكسدات، التعادل؛ استخدامات: أدوية تدفئة اليدين، علب ذاتية التسخين). التفاعل الماص يأخذ الطاقة من الداخل — تنخفض درجة الحرارة (التحلل الحراري، حمض الستريك + بيكربونات الصوديوم؛ استخدامات: أكياس إصابات الرياضة). احكم على كل منها من خلال التغير في درجة حرارة المحيطات؛ لا يُطلب حساب ΔH.
مخططات مسارات التفاعل: تحتاج التفاعلات جسيمات متصادمة بحد أدنى من طاقة التنشيط. ارسم وقراءة مخططات مستويات الطاقة — الطاقات النسبية للمتفاعلات والنواتج، سهم طاقة التنشيط من مستوى المتفاعلات، التغير الكلي في الطاقة، الخط المنحنى بينهما. طارد: النواتج أسفل المتفاعلات؛ ماص: النواتج أعلى.
(HT) طاقات الروابط: الطاقة تُزود لكسر روابط المتفاعلات وتُطلق عند تكون روابط النواتج:
- طارد — الإطلاق أثناء التكون أكثر مما تكلفه الكسر;
- ماص — كلفة الكسر أكثر مما يُطلقه التكون.
التغير الكلي = Σ(طاقات الروابط المكسورة) − Σ(طاقات الروابط المكونة). المحفز يخفض طاقة التنشيط — ولا يغير التغير الكلي في الطاقة.
RP4: استقصاء المتغيرات المؤثرة على تغيرات درجة الحرارة في محاليل التفاعل (مثل الحجم/التركيز) — تخطيط المتغيرات، قياس ΔT، رسم المنحنى، الاستنتاج.
5.2
خلايا كهربائية وكهرباء خلايا الوقود — الكيمياء فقط (4.5.2)
المنهج
الخلايا الكيميائية وخلايا الوقود، كيمياء فقط (AQA 8462 العبارة 4.5.2).
- اشرح كيف تنتج الخلايا الكهرباء وماذا تعتمد عليه الجهد الكهربائي.
- قارن بين الخلايا غير القابلة لإعادة الشحن والخلايا القابلة لإعادة الشحن.
- صف خلايا الوقود الهيدروجينية و(HT) معادلات نصف القطب الخاصة بها، وقم بتقييمها مقابل الخلايا القابلة لإعادة الشحن.
المصدر: منهج كامبريدج الدولي
الخلايا تحتوي مواد كيميائية تتفاعل لإنتاج الكهرباء. يعتمد الجهد على نوع القطب والإلكتروليت؛ الخلية البسيطة هي معدنان مختلفان في إلكتروليت — المعدن الأكثر نشاطاً ينتج جهداً أعلى (يفقد إلكتروناته بسهولة أكبر). البطاريات = خلايا في توالي لجهد أعلى.
الخلايا غير القابلة للشحن (القاعدية) تتوقف عند نفاد أحد المتفاعلات؛ الخلايا القابلة لإعادة الشحن تعكس تفاعلاتها عند تزويد تيار خارجي.
خلايا الوقود: الوقود (مثل الهيدروجين) + الأكسجين مزودان باستمرار؛ يتم أكسدة الوقود كهربائياً لإعطاء فرق جهد. الإجمالي: هيدروجين ← ماء. قارنها بالبطاريات القابلة لإعادة الشحن: انعدام الملوثات عند نقطة الاستخدام، إعادة التعبئة المستمرة؛ لكن تخزين الهيدروجين وإنتاجه وتكلفته يعيقان ذلك. (HT) معادلات نصف التفاعل لخلايا الوقود الهيدروجينية:
- القطب السالب: 2 H₂ → 4 H⁺ + 4e⁻ (أو 2 H₂ + 4 OH⁻ → 4 H₂O + 4e⁻)
- القطب الموجب: O₂ + 4 H⁺ + 4e⁻ → 2 H₂O (أو O₂ + 2 H₂O + 4e⁻ → 4 OH⁻)
5.2
قائمة التحقق قبل اعتبار هذا الموضوع مكتملاً
- عرّف التفاعلات الطاردة والماصة للحرارة بناءً على تغير درجة الحرارة، مع مثالين واستخدامين لكل منهما.
- ارسم كلا من منحنيات طاقة التفاعل مع توضيح طاقة التنشيط والتغير الكلي.
- (HT) اجمع طاقات الروابط في كلا الاتجاهين؛ ووضح تأثير العامل المحفز على المنحنى.
- (Chem) عوامل جهد الخلية؛ القابلة للشحن وغير القابلة للشحن؛ معادلات خلايا الوقود وتقييمها.