الثانوية العامة 2026الاستعلام عن النتيجةاعرف الكليات المناسبة لمجموعكتنسيق 2026

الكيمياء · الصف الثاني الثانوي · الترم الأول

قانون هس

نص قانون هس واستقلال تغير الإنثالبي عن مسار التفاعل، وخطوات حساب إنثالبي تفاعل مجهول بجمع المعادلات الحرارية وعكسها وضربها، وإنثالبي الرابطة، وحساب ΔH من طاقات الروابط ومن إنثالبيات التكوين، مع أمثلة محلولة.

آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى

أهداف التعلم

  • أن تذكر نص قانون هس وتربطه بقانون بقاء الطاقة.
  • أن تحسب إنثالبي تفاعل مجهول بجمع معادلات حرارية معلومة بعد عكسها أو ضربها.
  • أن تعرّف إنثالبي الرابطة وتحسب ΔH\Delta H من طاقات الروابط.
  • أن تحسب ΔH\Delta H لتفاعل من إنثالبيات التكوين.

شرح الدرس

نص قانون هس

إذا تحددت الحالة الابتدائية والحالة النهائية لتفاعل ما، فإن تغير الإنثالبي الكلي يكون ثابتًا مهما كان المسار الذي يسلكه التفاعل (خطوة واحدة أو عدة خطوات). وهو نتيجة مباشرة لقانون بقاء الطاقة؛ فلو اختلف ΔH\Delta H باختلاف المسار لأمكن «صنع» طاقة من لا شيء بالذهاب في مسار والعودة في آخر.

مخطط مستويات إنثالبي: من الجرافيت والأكسجين إلى ثاني أكسيد الكربون مباشرة بتغير -394 كيلوجول، أو على خطوتين عبر أول أكسيد الكربون بتغيرين x و-283 كيلوجول، ومنها x = -111 كيلوجول لكل مول

أدوات التعامل مع المعادلات الحرارية

العملية على المعادلةما يحدث لـ ΔH\Delta H
عكس اتجاه التفاعلتنعكس الإشارة (نطرح المعادلة)
ضرب المعادلة في nnتُضرب ΔH\Delta H في nn
جمع معادلتين أو أكثرتُجمع قيم ΔH\Delta H

خطوات الحل بقانون هس

  1. اكتب المعادلة الحرارية المطلوبة واجعل ΔH=x\Delta H=x.
  2. اكتب المعادلات الحرارية المعطاة وأرقّمها (i)(i) و(ii)(ii)…
  3. رتّب المعطاة (عكسًا أو ضربًا) بحيث تقع كل مادة من المعادلة المطلوبة في الطرف نفسه وبالمعامل نفسه، ثم اجمعها حتى تختصر المواد الوسيطة.
  4. طبّق العمليات نفسها على قيم ΔH\Delta H لتحصل على xx.

إنثالبي الرابطة (طاقة الرابطة)

إنثالبي الرابطة هو الطاقة اللازمة لكسر 1 mol1\ \text{mol} من رابطة تساهمية معينة في الحالة الغازية. كسر الروابط يمتص طاقة، وتكوينها يطلق الطاقة نفسها. وإذا احتوى الجزيء على عدة روابط فإن كسرها جميعًا يحتاج مجموع طاقاتها؛ فمثلًا CH4(g)→C(g)+4H(g)\text{CH}_4(g)\rightarrow\text{C}(g)+4\text{H}(g) يحتاج طاقة كسر أربع روابط C–H\text{C–H}.

ΔH=∑(طاقات الروابط المكسورة في المتفاعلات)−∑(طاقات الروابط المتكونة في النواتج)\Delta H=\sum(\text{طاقات الروابط المكسورة في المتفاعلات})-\sum(\text{طاقات الروابط المتكونة في النواتج})

حساب ΔH\Delta H من إنثالبيات التكوين

ΔH=∑ΔHf(النواتج)−∑ΔHf(المتفاعلات)\Delta H=\sum\Delta H_f(\text{النواتج})-\sum\Delta H_f(\text{المتفاعلات})

مع ضرب كل قيمة في معامل المادة، وتذكر أن إنثالبي تكوين العنصر في أكثر حالاته استقرارًا يساوي صفرًا (مثل O2(g)\text{O}_2(g) والجرافيت).

أمثلة وتطبيقات

مثال 1 (إنثالبي تكوين CO\text{CO}): إنثالبي احتراق الجرافيت −394 kJ/mol-394\ \text{kJ/mol}، وإنثالبي احتراق CO\text{CO} هو −283 kJ/mol-283\ \text{kJ/mol}.

المطلوب: C(جرافيت)+12O2(g)→CO(g)ΔH=x\text{C}(\text{جرافيت})+\tfrac{1}{2}\text{O}_2(g)\rightarrow\text{CO}(g)\quad\Delta H=x

  • (i)(i): C(جرافيت)+O2(g)→CO2(g)ΔH=−394 kJ\text{C}(\text{جرافيت})+\text{O}_2(g)\rightarrow\text{CO}_2(g)\quad\Delta H=-394\ \text{kJ} نأخذها كما هي (الكربون في الطرف الأيسر ومعامله 11).
  • (ii)(ii): CO(g)+12O2(g)→CO2(g)ΔH=−283 kJ\text{CO}(g)+\tfrac{1}{2}\text{O}_2(g)\rightarrow\text{CO}_2(g)\quad\Delta H=-283\ \text{kJ} نعكسها ليصبح CO\text{CO} في الطرف الأيمن.

(i)−(ii)(i)-(ii) تعطي المعادلة المطلوبة، إذن x=−394−(−283)=−111 kJ/molx=-394-(-283)=-111\ \text{kJ/mol}.

مثال 2 (إنثالبي تكوين البروبان): إنثالبيات احتراق الجرافيت والهيدروجين والبروبان −394-394 و−286-286 و−2219 kJ/mol-2219\ \text{kJ/mol}.

المطلوب: 3C(جرافيت)+4H2(g)→C3H8(g)ΔH=x3\text{C}(\text{جرافيت})+4\text{H}_2(g)\rightarrow\text{C}_3\text{H}_8(g)\quad\Delta H=x

نحتاج 33 ذرات كربون و44 جزيئات هيدروجين في المتفاعلات، والبروبان في النواتج، فنحسب 3×(i)+4×(ii)−(iii)3\times(i)+4\times(ii)-(iii):

x=3(−394)+4(−286)−(−2219)=−1182−1144+2219=−107 kJ/molx=3(-394)+4(-286)-(-2219)=-1182-1144+2219=-107\ \text{kJ/mol}

مثال 3 (إنثالبي رابطة O–H\text{O–H}): المعطى: H2(g)+12O2(g)→H2O(g)  ΔH=−242 kJ\text{H}_2(g)+\tfrac{1}{2}\text{O}_2(g)\rightarrow\text{H}_2\text{O}(g)\ \ \Delta H=-242\ \text{kJ}، وH2(g)→2H(g)  ΔH=+436 kJ\text{H}_2(g)\rightarrow2\text{H}(g)\ \ \Delta H=+436\ \text{kJ}، وO2(g)→2O(g)  ΔH=+498 kJ\text{O}_2(g)\rightarrow2\text{O}(g)\ \ \Delta H=+498\ \text{kJ}.

المطلوب: H2O(g)→2H(g)+O(g)\text{H}_2\text{O}(g)\rightarrow2\text{H}(g)+\text{O}(g)، ونحصل عليه بعكس المعادلة الأولى وجمع الثانية ونصف الثالثة:

x=+242+436+12(498)=927 kJx=+242+436+\tfrac{1}{2}(498)=927\ \text{kJ}

في جزيء الماء رابطتان O–H\text{O–H}، فتكون طاقة الرابطة الواحدة 9272≈464 kJ/mol\frac{927}{2}\approx464\ \text{kJ/mol}.

مثال 4 (من طاقات الروابط): احسب ΔH\Delta H للتفاعل H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g)\text{H}_2(g)+\text{Cl}_2(g)\rightarrow2\text{HCl}(g) إذا كانت طاقات الروابط: H–H=436\text{H–H}=436، Cl–Cl=242\text{Cl–Cl}=242، H–Cl=431 kJ/mol\text{H–Cl}=431\ \text{kJ/mol}.

ΔH=(436+242)−2(431)=678−862=−184 kJ\Delta H=(436+242)-2(431)=678-862=-184\ \text{kJ}، والتفاعل طارد للحرارة.

مثال 5 (من إنثالبيات التكوين): احسب إنثالبي احتراق الإيثانول إذا كانت ΔHf\Delta H_f: CO2(g)=−394\text{CO}_2(g)=-394، H2O(l)=−286\text{H}_2\text{O}(l)=-286، C2H5OH(l)=−277 kJ/mol\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}(l)=-277\ \text{kJ/mol}.

C2H5OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+3H2O(l)\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}(l)+3\text{O}_2(g)\rightarrow2\text{CO}_2(g)+3\text{H}_2\text{O}(l)

ΔH=[2(−394)+3(−286)]−[(−277)+3(0)]=−1646+277=−1369 kJ/mol\Delta H=[2(-394)+3(-286)]-[(-277)+3(0)]=-1646+277=-1369\ \text{kJ/mol}

تطبيق: في الصناعة تحدث تفاعلات كثيرة عند ضغوط ودرجات حرارة يصعب عندها القياس المباشر. بقانون هس يقدّر المهندسون الحرارة التي يجب إزالتها أو إمدادها قبل بناء المصنع، فيصممون أنظمة التبريد والتسخين بأمان وكفاءة.

ملاحظات مهمة

  • عند عكس معادلة غيّر إشارة ΔH\Delta H، وعند ضربها في عدد اضرب ΔH\Delta H فيه؛ ولا تنسَ تطبيق ذلك على القيمة لا على المعادلة فقط.
  • في حساب طاقات الروابط: المكسورة ناقص المتكونة؛ وفي حساب إنثالبيات التكوين: النواتج ناقص المتفاعلات. لا تخلط بين الترتيبين.
  • ΔHf\Delta H_f للعنصر في حالته القياسية المستقرة يساوي صفرًا.
  • قيم طاقات الروابط متوسطات، لذلك قد يختلف الناتج منها قليلًا عن الناتج من إنثالبيات التكوين.

المفاهيم الأساسية

  • قانون هس: ΔH\Delta H الكلي يعتمد على الحالتين الابتدائية والنهائية فقط.
  • عكس المعادلة يعكس إشارة ΔH\Delta H، وضربها في nn يضرب ΔH\Delta H في nn.
  • إنثالبي الرابطة: طاقة كسر 1 mol1\ \text{mol} من الرابطة في الحالة الغازية.
  • ΔH=∑(المكسورة)−∑(المتكونة)\Delta H=\sum(\text{المكسورة})-\sum(\text{المتكونة})، وΔH=∑ΔHf(النواتج)−∑ΔHf(المتفاعلات)\Delta H=\sum\Delta H_f(\text{النواتج})-\sum\Delta H_f(\text{المتفاعلات}).

ملخص الدرس

ينص قانون هس على أن تغير الإنثالبي الكلي لتفاعل لا يعتمد على المسار، بل على الحالتين الابتدائية والنهائية فقط. ولذلك نستطيع حساب إنثالبي تفاعل يصعب قياسه بجمع معادلات حرارية معلومة بعد عكسها أو ضربها في أعداد مناسبة. ويمكن أيضًا تقدير ΔH\Delta H من طاقات الروابط المكسورة والمتكونة، أو حسابه من إنثالبيات تكوين النواتج والمتفاعلات.

أسئلة للتدريب

  1. احسب إنثالبي تكوين الميثان من: احتراق الجرافيت −394-394، واحتراق الهيدروجين −286-286، واحتراق الميثان −891 kJ/mol-891\ \text{kJ/mol}.
  2. احسب إنثالبي احتراق الإيثان C2H6(g)\text{C}_2\text{H}_6(g) علمًا بأن إنثالبي تكوينه −84 kJ/mol-84\ \text{kJ/mol}، مع قيم احتراق الجرافيت والهيدروجين السابقة.
  3. احسب ΔH\Delta H للتفاعل 2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)2\text{H}_2(g)+\text{O}_2(g)\rightarrow2\text{H}_2\text{O}(g) من طاقات الروابط: H–H=436\text{H–H}=436، O=O=498\text{O=O}=498، O–H=463 kJ/mol\text{O–H}=463\ \text{kJ/mol}.
  4. لماذا لا يمكن قياس إنثالبي تكوين CO\text{CO} مباشرة؟
  5. فسّر كيف يرتبط قانون هس بقانون بقاء الطاقة.
حلّ أسئلة هذا الدرساختبر فهمك بأسئلة اختيار من متعدد وأسئلة مقالية مع نموذج إجابة، أو خض اختبارًا تفاعليًا سريعًا
أبلغ عن خطأ في هذا الدرس