ច្បាប់ហេស៖ ការរក ΔH ដោយបូកប្រតិកម្ម

ហេតុអ្វីបានជាអនុគមន៍ស្ថានភាពធ្វើឱ្យច្បាប់ហេសដំណើរការ

អង់ថាល់ពីគឺជាអនុគមន៍ស្ថានភាព៖ តម្លៃរបស់វាអាស្រ័យតែលើស្ថានភាពបច្ចុប្បន្នរបស់ប្រព័ន្ធ មិនមែនលើរបៀបដែលប្រព័ន្ធមកដល់ទីនោះទេ។ ដូច្នេះការផ្លាស់ប្តូរ ΔH រវាងស្ថានភាពចាប់ផ្តើម និងស្ថានភាពបញ្ចប់គឺដូចគ្នាសម្រាប់គ្រប់ផ្លូវរវាងពួកវា។ កម្ពស់ក៏ដូចគ្នាដែរ។ មិនថាអ្នកឡើងភ្នំតាមផ្លូវចោទ ឬផ្លូវវៀចវែងទេ ការផ្លាស់ប្តូរកម្ពស់របស់អ្នកដូចគ្នា។

ច្បាប់ហេសកើតឡើងដោយផ្ទាល់។ ប្រសិនបើប្រតិកម្មអាចសរសេរជាផលបូកនៃជំហានពីរ ឬច្រើន នោះ ΔH របស់វាគឺជាផលបូកនៃតម្លៃ ΔH របស់ជំហាន។ ជំហានមិនចាំបាច់កើតឡើងជាក់ស្តែងទេ ពួកវាគ្រាន់តែត្រូវជាសមីការគីមីត្រឹមត្រូវដែលស្គាល់អង់ថាល់ពីប៉ុណ្ណោះ។ សេរីភាពនោះធ្វើឱ្យច្បាប់នេះមានប្រយោជន៍សម្រាប់ប្រតិកម្មដែលអ្នកមិនអាចធ្វើឱ្យស្អាតក្នុងកាឡូរីម៉ែត្រ។

ច្បាប់បីសម្រាប់កែសមីការទែម៉ូគីមី

ច្បាប់នីមួយៗកើតពីការពិតថា ΔH ជាអនុគមន៍ស្ថានភាពទំហំ។ ការបញ្ច្រាសដំណើរការនាំប្រព័ន្ធត្រឡប់ទៅស្ថានភាពចាប់ផ្តើម ដូច្នេះការផ្លាស់ប្តូរអង់ថាល់ពីត្រូវស្មើ និងផ្ទុយ។ ការបង្កើនបរិមាណប្រតិកម្មពីរដងបង្កើនថាមពលដែលពាក់ព័ន្ធពីរដង។

មុនបូកអ្វីមួយ សរសេរសមីការគោលដៅនៅផ្នែកខាងលើនៃការងាររបស់អ្នក។ បន្ទាប់មករកក្នុងសមីការដែលបានផ្តល់ សារធាតុនីមួយៗដែលលេចឡើងតែម្តង។ ទីតាំង និងមេគុណរបស់វាប្រាប់អ្នកថាតើសមីការនោះត្រូវបញ្ច្រាសឬអត់ ហើយត្រូវគុណនឹងកត្តាប៉ុន្មាន។

• បញ្ច្រាសសមីការ ហើយអ្នកប្តូរសញ្ញា ΔH របស់វា។
• គុណសមីការនឹងកត្តាមួយ ហើយអ្នកគុណ ΔH របស់វានឹងកត្តាដូចគ្នា។ ប្រភាគដូចជា ½ ត្រូវបានអនុញ្ញាត។
• បូកសមីការ ហើយអ្នកបូកតម្លៃ ΔH របស់វា។ ប្រភេទដែលលេចឡើងនៅសងខាងនៃផលបូកលុបគ្នា ប៉ុន្តែលុះត្រាតែស្ថានភាពរូបវ័ន្តរបស់វាត្រូវគ្នា។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយ៖ ការបញ្ច្រាស និងបូកសមីការពីរ

រក ΔH° សម្រាប់ការបម្លែងក្រាហ្វីតទៅពេជ្រ C(graphite) → C(diamond)។ ការបម្លែងដោយផ្ទាល់ត្រូវការសម្ពាធខ្លាំង ហើយមិនអាចធ្វើក្នុងកាឡូរីម៉ែត្របានទេ ប៉ុន្តែទម្រង់ទាំងពីរនៃកាបូនឆេះ។ ប្រើ (1) C(graphite) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH° = −393.51 kJ និង (2) C(diamond) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH° = −395.40 kJ។ តម្លៃទីមួយមកពីឧបសម្ព័ន្ធ G របស់ OpenStax Chemistry 2e ហើយតម្លៃទីពីរត្រូវបានគណនាពីតារាងដូចគ្នា។

ក្រាហ្វីតជាប្រតិករក្នុង (1) និងក្នុងគោលដៅ ដូច្នេះរក្សា (1)។ ពេជ្រជាប្រតិករក្នុង (2) ប៉ុន្តែជាផលិតផលក្នុងគោលដៅ ដូច្នេះបញ្ច្រាស (2)៖ CO₂(g) → C(diamond) + O₂(g), ΔH° = +395.40 kJ។ ការបូកទាំងពីរ O₂ និង CO₂ លេចឡើងម្តងនៅសងខាង ហើយលុបគ្នា ទុកគោលដៅពិតប្រាកដ។ ΔH° = −393.51 kJ + 395.40 kJ = +1.89 kJ។

បកស្រាយចម្លើយ។ សញ្ញាវិជ្ជមានមានន័យថាពេជ្រមានអង់ថាល់ពីខ្ពស់ជាងក្រាហ្វីតបន្តិច ស្របនឹងការពិតដែលថាក្រាហ្វីត មិនមែនពេជ្រ ជាទម្រង់យោងនៃកាបូន។ ទំហំតូចនៃលេខរំលឹកថាការដកតម្លៃធំពីរដែលស្ទើរតែស្មើគ្នាពង្រីកភាពមិនប្រាកដប្រជារបស់វា។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយ៖ សមីការបី និងការពិនិត្យផ្ទៀងផ្ទាត់

រក ΔH° សម្រាប់អ៊ីដ្រូសែនកម្ម C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g) ពីទិន្នន័យចំហេះ។ ប្រើ (1) C₂H₄(g) + 3 O₂(g) → 2 CO₂(g) + 2 H₂O(l), ΔH° = −1411.1 kJ; (2) H₂(g) + ½ O₂(g) → H₂O(l), ΔH° = −285.83 kJ; និង (3) C₂H₆(g) + 7/2 O₂(g) → 2 CO₂(g) + 3 H₂O(l), ΔH° = −1560.5 kJ។ តម្លៃចំហេះទាំងនេះត្រូវបានគណនាពីទិន្នន័យបង្កើតក្នុងឧបសម្ព័ន្ធ G ដើម្បីឱ្យអ្នកអាចបង្កើតវាឡើងវិញ។

C₂H₄ និង H₂ ជាប្រតិករទាំងក្នុងគោលដៅ និងសមីការ (1) និង (2) ដូច្នេះរក្សាវាដូចបានសរសេរ។ C₂H₆ ជាផលិតផលក្នុងគោលដៅ ប៉ុន្តែជាប្រតិករក្នុង (3) ដូច្នេះបញ្ច្រាស (3) ហើយប្តូរសញ្ញារបស់វាទៅ +1560.5 kJ។ ឥឡូវនេះរាប់៖ អុកស៊ីសែនគឺ 3 + ½ = 7/2 O₂ នៅខាងឆ្វេង និង 7/2 O₂ នៅខាងស្តាំ កាបូនឌីអុកស៊ីតគឺ 2 នៅសងខាង ទឹកគឺ 2 + 1 = 3 នៅខាងស្តាំ និង 3 នៅខាងឆ្វេង។ អ្វីៗលុបគ្នាលើកលែងតែគោលដៅ។ ΔH° = −1411.1 − 285.83 + 1560.5 = −136.4 kJ រាយការណ៍ដល់ខ្ទង់ទសភាគមួយ ព្រោះតម្លៃដែលមានភាពជាក់លាក់តិចបំផុតមានមួយ។

ការពិនិត្យផ្ទៀងផ្ទាត់ជាមួយអង់ថាល់ពីបង្កើត៖ ΔH°f នៃ C₂H₆(g) គឺ −84.0 kJ/mol ហើយនៃ C₂H₄(g) គឺ +52.4 kJ/mol ហើយ H₂(g) គឺសូន្យ ដូច្នេះ ΔH° = −84.0 − 52.4 = −136.4 kJ។ ផ្លូវផ្សេងគ្នាពីរផ្តល់ចម្លើយដូចគ្នា ដែលជាអ្វីដែលអនុគមន៍ស្ថានភាពធានាពិតប្រាកដ។

អង់ថាល់ពីបង្កើតស្តង់ដារ និងស្ថានភាពយោង

អង់ថាល់ពីបង្កើតស្តង់ដារ ΔH°f គឺការផ្លាស់ប្តូរអង់ថាល់ពីនៅពេលសមាសធាតុមួយម៉ូលបង្កើតពីធាតុរបស់វា ដែលនីមួយៗក្នុងទម្រង់យោងរបស់វា ក្រោមលក្ខខណ្ឌស្តង់ដារ។ ទម្រង់យោងគឺទម្រង់ស្ថិតស្ថេរបំផុត ដោយមានករណីលើកលែងកម្រ៖ ផូស្វ័រប្រើ P₄(s) ពណ៌ស ដែលឧបសម្ព័ន្ធ G រាយបញ្ជីនៅសូន្យ។ IUPAC កំណត់សម្ពាធស្តង់ដារនៅ 1 bar តារាងជាច្រើននៅតែប្រើ 1 atm ហើយភាពខុសគ្នាមិនសំខាន់សម្រាប់ការងារអង់ថាល់ពីភាគច្រើន។ តម្លៃក្នុងតារាងជាធម្មតាត្រូវបានផ្តល់នៅ 298.15 K។

សមីការបង្កើតតែងតែផលិតផលម៉ូលមួយពិតប្រាកដ ដូច្នេះមេគុណប្រភាគជារឿងធម្មតា៖ ½ N₂(g) + 3/2 H₂(g) → NH₃(g), ΔH°f = −45.9 kJ/mol។ សម្រាប់ធាតុដែលនៅក្នុងទម្រង់យោងរួចហើយ ដូចជា O₂(g), H₂(g) ក្រាហ្វីត ឬប្រូមរាវ ΔH°f គឺសូន្យតាមនិយមន័យ។ ទម្រង់ផ្សេងទៀតនៃធាតុមួយមិនមែនសូន្យទេ៖ ឧបសម្ព័ន្ធ G រាយបញ្ជីពេជ្រនៅ +1.89 kJ/mol ធៀបនឹងក្រាហ្វីត។

ការគណនា ΔH°rxn ពីទិន្នន័យបង្កើត

ប្រតិកម្មណាក៏អាចស្រមៃជាពីរជំហាន៖ បំបែកប្រតិករទៅជាធាតុរបស់វា បន្ទាប់មកសាងសង់ផលិតផលពីធាតុទាំងនោះ។ ជំហានទីមួយគឺបញ្ច្រាសនៃប្រតិកម្មបង្កើតរបស់ប្រតិករ ហើយទីពីរគឺប្រតិកម្មបង្កើតរបស់ផលិតផល។ នោះផ្តល់រូបមន្តប្រើការ ΔH°rxn = Σ n ΔH°f(ផលិតផល) − Σ m ΔH°f(ប្រតិករ) ដែល n និង m ជាមេគុណក្នុងសមីការមានលំនឹង។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយ។ រក ΔH° សម្រាប់ 2 N₂H₄(l) + N₂O₄(g) → 3 N₂(g) + 4 H₂O(g) ប្រតិកម្មហ៊ីដ្រាហ្ស៊ីនប្រភេទដែលប្រើក្នុងម៉ាស៊ីនរ៉ុក្កែតខ្លះ។ ពីឧបសម្ព័ន្ធ G៖ N₂H₄(l) +50.63 kJ/mol, N₂O₄(g) +11.1 kJ/mol, H₂O(g) −241.82 kJ/mol និង N₂(g) 0។ ផលិតផល៖ 3(0) + 4(−241.82) = −967.28 kJ។ ប្រតិករ៖ 2(50.63) + 11.1 = 112.36 kJ។ ΔH° = −967.28 − 112.36 = −1079.6 kJ រាយការណ៍ដល់ខ្ទង់ទសភាគមួយ ព្រោះ 11.1 មានមួយ។ នោះគឺ −539.8 kJ ក្នុងមួយម៉ូលនៃហ៊ីដ្រាហ្ស៊ីន។

ស្ថានភាពនៃទឹកមានសារៈសំខាន់។ ប្រសិនបើសមីការផលិតទឹករាវ ដោយប្រើ −285.83 kJ/mol ចម្លើយនឹងជា −1255.7 kJ។ ភាពខុសគ្នាគឺបួនដងនៃអង់ថាល់ពីដែលបញ្ចេញនៅពេលចំហាយទឹកមួយម៉ូលខាប់ជាទឹក។

កំហុសដែលបំផ្លាញការគណនាច្បាប់ហេស

កំហុសភាគច្រើនក្នុងបញ្ហាទាំងនេះគឺកំហុសក្នុងការកត់ត្រា ហើយការរាប់ជាលាយលក្ខណ៍អក្សរនៃប្រភេទគ្រប់មុខចាប់បានស្ទើរតែទាំងអស់។ នៅពេលការលុបគ្នាមិនបង្កើតគោលដៅឡើងវិញយ៉ាងពិតប្រាកដ សមីការមួយត្រូវបានបញ្ច្រាស ឬគុណមិនត្រឹមត្រូវ។

ការពិនិត្យទីពីរគឺប៉ាន់ស្មានសញ្ញា។ ចំហេះ និងការបង្កើតសមាសធាតុស្ថិតស្ថេរភាគច្រើនចេញកម្តៅ ដូច្នេះចម្លើយវិជ្ជមានសម្រាប់ការដុតឥន្ធនៈបង្ហាញថាជំហានមួយត្រូវបានបញ្ច្រាស។

• បញ្ច្រាសសមីការដោយមិនប្តូរសញ្ញា ΔH របស់វា។
• គុណសមីការនឹង 2 ឬ ½ ប៉ុន្តែទុក ΔH របស់វាមិនប្តូរ។
• ដកខុសលំដាប់៖ រូបមន្តគឺផលិតផលដកប្រតិករ។
• ភ្លេចមេគុណនៅពេលបូកអង់ថាល់ពីបង្កើត។
• ប្រើ ΔH°f សម្រាប់ស្ថានភាពខុស ដូចជា H₂O(g) នៅពេលសមីការមាន H₂O(l)។
• ផ្តល់ធាតុក្នុងទម្រង់យោងនូវ ΔH°f មិនមែនសូន្យ ឬផ្តល់សមាសធាតុសូន្យ។