تفاعل طارد للحرارة

في الكيمياء الحرارية ، يُعرَّف التفاعل الطارد للحرارة بأنه "تفاعل يكون فيه التغير الكلي في المحتوى الحراري القياسي ΔH⚬ سالبًا". ^{[ 1 ] [ 2 ]} عادةً ما تُطلق التفاعلات الطاردة للحرارة الطاقة المخزنة على شكل حرارة . غالبًا ما يُخلط بين هذا المصطلح والتفاعل الطارد للطاقة، والذي يُعرّفه الاتحاد ^{الدولي للكيمياء البحتة} والتطبيقية (IUPAC) بأنه "... تفاعل يكون فيه التغير الكلي في طاقة جيبس ​​القياسية ΔG⚬ سالبًا ". ^{[ 2 ]} عادةً ما يكون التفاعل الطارد للحرارة بشدة طاردًا للطاقة أيضًا، لأن ΔH⚬ يُساهم بشكل كبير في ΔG⚬ . معظم التفاعلات الكيميائية المذهلة التي تُعرض في الفصول الدراسية هي تفاعلات طاردة للحرارة وطاردة للطاقة. على النقيض من ذلك، يوجد ^{التفاعل} الماص للحرارة ، والذي عادةً ما يمتص الحرارة وينتج عن زيادة في الإنتروبيا في النظام.

الأمثلة كثيرة: الاحتراق ، تفاعل الثرميت ، دمج الأحماض والقواعد القوية، البلمرة . كمثال في الحياة اليومية، تستخدم مدفئات اليد أكسدة الحديد لتحقيق تفاعل طارد للحرارة.

4Fe + _3O₂ → _2Fe₂O₃ ΔH⚬ ₌ ​​^​​-1648 كيلوجول / مول 

ومن أهم فئات التفاعلات الطاردة للحرارة احتراق الوقود الهيدروكربوني، على سبيل المثال احتراق الغاز الطبيعي:

CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O Δ H ^⚬ =-890  كيلوجول/مول

هذه التفاعلات النموذجية طاردة للحرارة بشدة.

تُعدّ التفاعلات الطاردة للحرارة غير المنضبطة، والتي تؤدي إلى الحرائق والانفجارات ، مُهدرة للطاقة لصعوبة استعادة الطاقة المنبعثة. تُجري الطبيعة تفاعلات الاحتراق في ظروف شديدة التحكم، متجنبةً الحرائق والانفجارات، وذلك في التنفس الهوائي لاستعادة الطاقة المنبعثة، على سبيل المثال لتكوين جزيئات ATP .

إن المحتوى الحراري لنظام كيميائي هو في جوهره طاقته. يُساوي التغير في المحتوى الحراري ΔH لتفاعل ما كمية الحرارة q المنتقلة من (أو إلى) نظام مغلق عند ضغط ثابت دون إدخال أو إخراج طاقة كهربائية. يُقاس إنتاج أو امتصاص الحرارة في التفاعل الكيميائي باستخدام قياس السعرات الحرارية ، مثل مسعر القنبلة . يُعد مسعر التفاعل أحد الأجهزة المختبرية الشائعة ، حيث يُرصد تدفق الحرارة من أو إلى وعاء التفاعل. ويمكن قياس الحرارة المنبعثة والتغير المقابل في الطاقة، ΔH ، لتفاعل الاحتراق بدقة عالية.

تُحوّل الطاقة الحرارية المقاسة المنطلقة في تفاعل طارد للحرارة إلى ^ΔH⚬ بوحدة جول لكل مول (كانت تُعرف سابقًا باسم ^كالوري /مول ). يُمثل التغير القياسي في المحتوى الحراري ΔH⚬ التغير في المحتوى الحراري عند اعتبار المعاملات القياسية ^في التفاعل كميات المتفاعلات والنواتج (بالمول)؛ وعادةً ما تُفترض درجة الحرارة الابتدائية والنهائية 25 درجة مئوية. بالنسبة لتفاعلات الطور الغازي، ترتبط قيم ΔH⚬ بطاقات الروابط بتقريب جيد كما يلي:

Δ H ^⚬ = (إجمالي طاقة الرابطة للمتفاعلات) − (إجمالي طاقة الرابطة للنواتج)

في التفاعل الطارد للحرارة، يكون لتغير المحتوى الحراري قيمة سالبة بحسب التعريف:

ΔH = H _نواتج − H _{متفاعلات} < 0

حيث تُطرح قيمة أكبر (الطاقة الأعلى للمتفاعلات) من قيمة أصغر (الطاقة الأقل للنواتج). على سبيل المثال، عند احتراق الهيدروجين:

2H2 ₍ ز) + O2 ₍ ز) → 2H2O ₍ ز)

Δ H ^⚬ = −483.6 كيلوجول/مول ^{[ 3 ]}

• الديناميكا الحرارية الكيميائية
• المسعرية التفاضلية الماسحة
• ماص للطاقة
• طاردة للطاقة
• تفاعل ماص للطاقة
• تفاعل طارد للطاقة
• عملية طاردة للحرارة
• تفاعل ماص للحرارة
• ثابت الحرارة