التفاعلات الطاردة للحرارة

ما هي التفاعلات الطاردة للحرارة؟

يُعرّف التفاعل الطارد للحرارة بأنّه التفاعل الذي يُطلق الحرارة بعد التفاعل الذي يحدث بين المتفاعلات، أي أنّها تفاعلات تمدّ الوسط المحيط بها بالحرارة بدلًا من امتصاصها منه، وتجدر الإشارة أنّ الحرارة المُطلقة من هذه التفاعلات تكون على أشكال عدّة، منها: الحرارة أو الضوء.^[١]

ومن الجدير بالذكر أنّ التغيّر في المحتوى الحراريّ في هذه التفاعلات سالبًا، أي أنّ كمية الطاقة الحراريّة اللازمة لبدء التفاعل الطارد للحرارة أقلّ من كمية الطاقة الحراريّة الصادرة منه.^[١]

تتمثل معادلة التفاعلات الطاردة للحرارة في الصيغة العامة الآتية:^[١]

المتفاعلات = المنتجات + كمية الحرارة

أمثلة على التفاعلات الطاردة للحرارة

تتنوع الأمثلة على التفاعلات الطاردة للحرارة من حولنا، وفيما يأتي ذكر أبرزها:

• تفاعلات الاحتراق

تحدث تفاعلات الاحتراق عند تفاعل مادة ما مع غاز الأكسجين في الوسط المحيط، فينتج عن هذا التفاعل طاقة حراريّة على شكل حرارة وضوء معًا، مما جعله يُصنّف ضمن التفاعلات الطاردة للحرارة، ومن الأمثلة البارزة على تفاعلات الاحتراق، تفاعل الإيثانول، والذي يُمكن تمثيله في المعادلات الآتية:^[٢]

C2H5OH(L) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)

ومن موازنة المعادلة، تُصبح:^[٢]

C2H5OH(L) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g)

• تفاعل صدأ الحديد

يحدث تفاعل صدأ الحديد عندما يتعرض الحديد إلى غاز الأكسجين من الوسط المحيط في ظلّ الرطوبة، إذ يبدأ أكسيد الحديد بالتشكّل في حال اتحاد ذرات الأكسجين مع ذرات الحديد خلال فترة زمنيّة طويلة، والمعادلة الآتية توضح هذا التفاعل:^[٣]

4Fe + 3O2 +2xH2O → 2Fe2O3.xH2O

• تفاعل الميثان

يُعتبر تفاعل غاز الميثان من التفاعلات الطاردة للحرارة التي يُنتج عنها هيدروكبريتيد الأمونيوم، والتي يُمكن أن يتمثل في معادلة التفاعل الآتية:^[٤]

NH3 (g) + H2S (g) →NH4SH (s)

• تفاعلات الماء

تُصنّف بعض تفاعلات الماء إلى تفاعلات طاردة للحرارة، وذلك عندما تذوب بعض المركبات فيها، ومن أبرز التفاعلات الكيميائيّة التي تُمثل هذا؛ تفاعل كلوريد الكالسيوم مع الماء، وإنتاج الطاقة الحراريّة ومركبات أخرى تتمثل في المعادلة الآتية:^[٥]

CaCl2 + H2O → Ca(OH)2 + HCl

• تفاعلات التعادل

تُعتبر تفاعلات التعادل من التفاعلات الطاردة للحرارة التي تحدث بين حمض وقاعدة، وينتج عنها بالعادة مركب ملحيّ وماء، بالإضافة إلى الطاقة الحراريّة، ومن أبرز الأمثلة على هذه التفاعلات، تفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك، والذي يتمثل في المعادلة الكيميائيّة الآتية:^[٦]

HCl + NaOH → NaCl + H2O

حساب التغير في المحتوى الحراري في التفاعلات الطاردة للحرارة

يُحسب التغير في المحتوى الحراريّ (Enthalpy change (ΔH)) في التفاعلات الطاردة للحرارة باستخدام الصيغة الآتية:^[٧]

التغير في المحتوى الحراريّ = كمية الطاقة المستخدمة في التفاعل - كمية الطاقة الصادرة من التفاعل

مثال

إذا علمت أنّ الطاقة التي يمتصها التفاعل لتكسير مول واحد من روابط غاز الهيدروجين تُساوي 436 كيلو جول، كما أنّ الطاقة التي يمتصها لتكسير مول واحد من روابط عنصر الحديد تُساوي 158 كيلو جول، وكانت الحرارة المطرودة من التفاعل لمول واحد من فلوريد الهيدروجين يُساوي 568 كيلو جول، الموضح أدناه في المعادلة الكيميائيّة، جد التغير في المحتوى الحراريّ للتفاعل.

H₂(g) + F2(g) → 2HF

الحل:

• إيجاد كمية الحارة لعدد مولات فلوريد الهيدروجين
• كمية الحرارة المطرودة لتشكيل مولين من فلوريد الهيدروجين = 2 × 568
• كمية الحرارة المطرودة لتشكيل مولين من فلوريد الهيدروجين = 1136 كيلو جول
• إيجاد التغيّر في المحتوى الحراريّ للتفاعل من خلال المعادلة الآتية:
• التغير في المحتوى الحراريّ = كمية الطاقة المستخدمة في التفاعل - كمية الطاقة الصادرة من التفاعل
• التغير في المحتوى الحراريّ = (436 + 158) - (1136)
• التغير في المحتوى الحراريّ = 594 - 1136
• التغير في المحتوى الحراريّ = 542 - كيلو جول، ويُلاحظ أنّ التغير في المحتوى الحاريّ بإشارة سالبة، وهذا يعني أنّ التفاعل طارد للحرارة.

الفرق بين التفاعلات الطاردة للحرارة والتفاعلات الماصة للحرارة

يتمثل الفرق بين التفاعلات الكيميائيّة الطاردة للحرارة والماصة للحرارة في الجدول الآتي:^[٨]

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت} "Exothermic Reaction", BYJU'S, Retrieved 1/11/2022. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "Combustion Reaction", flexbooks.ck12, 15/8/2018, Retrieved 1/11/2022. Edited.
3. ↑ "Rusting of Iron – Explanation, Chemical Reaction, Prevention", GeeksforGeeks School, 12/4/2022, Retrieved 1/11/2022. Edited.
4. ↑ "Exothermic Reaction", ScienceDirect, Retrieved 1/11/2022. Edited.
5. ↑ Andrew Mayfair J.D (13/3/2018), "How to Mix Calcium Chloride and Water", SCIENCING, Retrieved 1/11/2022. Edited.
6. ↑ "Neutralization Reaction", BYJU'S, Retrieved 1/11/2022. Edited.
7. ↑ "Endothermic vs. exothermic reactions", Khan Academy, Retrieved 1/11/2022. Edited.
8. ↑ "Difference between Endothermic and Exothermic Reactions", toppr, Retrieved 1/11/2022. Edited.