ဟက်စ်ဥပဒေ- ဓာတ်ပြုမှုများကို ပေါင်း၍ ΔH ရှာခြင်း

အခြေအနေလုပ်ဆောင်ချက်တစ်ခုက ဟက်စ်ဥပဒေကို အလုပ်ဖြစ်စေသည့် အကြောင်းရင်း

အင်သာလ်ပီသည် အခြေအနေလုပ်ဆောင်ချက်တစ်ခုဖြစ်သည်- ၎င်း၏တန်ဖိုးသည် စနစ်၏ လက်ရှိအခြေအနေပေါ်တွင်သာ မူတည်ပြီး စနစ်က ထိုနေရာသို့ မည်သို့ရောက်ခဲ့သည်ပေါ် မမူတည်ပါ။ ထို့ကြောင့် စတင်အခြေအနေနှင့် အဆုံးသတ်အခြေအနေကြား ပြောင်းလဲမှု ΔH သည် နှစ်ခုကြား လမ်းကြောင်းတိုင်းအတွက် တူညီသည်။ အမြင့်သည်လည်း အလားတူ အလုပ်လုပ်သည်။ တောင်ကုန်းကို မတ်ရှိသောလမ်းဖြင့်ဖြစ်စေ၊ ရှည်သော ကွေ့လမ်းများဖြင့်ဖြစ်စေ တက်သည်ဖြစ်စေ သင့်အမြင့်ပြောင်းလဲမှု တူညီသည်။

ဟက်စ်ဥပဒေသည် ၎င်းမှ တိုက်ရိုက်ဆင်းသက်လာသည်။ ဓာတ်ပြုမှုတစ်ခုကို အဆင့်နှစ်ခု သို့မဟုတ် ထို့ထက်ပိုသော အဆင့်များ၏ ပေါင်းလဒ်အဖြစ် ရေးနိုင်လျှင် ၎င်း၏ ΔH သည် အဆင့်များ၏ ΔH တန်ဖိုးများ၏ ပေါင်းလဒ်ဖြစ်သည်။ အဆင့်များသည် လက်တွေ့တွင် ဖြစ်ပေါ်ရန် မလိုအပ်ပါ၊ အင်သာလ်ပီများ သိထားသော မှန်ကန်သည့် ဓာတုညီမျှခြင်းများ ဖြစ်ရုံသာ လိုသည်။ ကယ်လိုရီမီတာတွင် သန့်စင်စွာ မလုပ်နိုင်သော ဓာတ်ပြုမှုများအတွက် ဥပဒေကို အသုံးဝင်စေသည်မှာ ထိုလွတ်လပ်မှုဖြစ်သည်။

အပူဓာတုညီမျှခြင်းများကို ကိုင်တွယ်ရန် စည်းမျဉ်းသုံးခု

စည်းမျဉ်းတစ်ခုစီသည် ΔH သည် ပမာဏပေါ်မူတည်သော အခြေအနေလုပ်ဆောင်ချက်ဖြစ်သည်ဟူသော အချက်မှ ဆင်းသက်လာသည်။ လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုကို ပြောင်းပြန်လုပ်ခြင်းက စနစ်ကို စတင်အခြေအနေသို့ ပြန်ပို့သောကြောင့် အင်သာလ်ပီပြောင်းလဲမှုသည် ညီမျှပြီး ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်ရမည်။ ဓာတ်ပြုမှုပမာဏကို နှစ်ဆလုပ်ခြင်းက ပါဝင်သော စွမ်းအင်ကို နှစ်ဆဖြစ်စေသည်။

မည်သည့်အရာကိုမျှ မပေါင်းစပ်မီ ပန်းတိုင်ညီမျှခြင်းကို သင့်အလုပ်၏ အပေါ်ဆုံးတွင် ရေးပါ။ ထို့နောက် ပေးထားသော ညီမျှခြင်းများတွင် တစ်ကြိမ်သာ ပေါ်လာသော အရာဝတ္ထုတစ်ခုစီကို ရှာပါ။ ၎င်း၏နေရာနှင့် ကိန်းက ထိုညီမျှခြင်းကို ပြောင်းပြန်လှန်ရမည်ဖြစ်မဖြစ်နှင့် မည်သည့်ဆဖြင့် မြှောက်ရမည်ကို ပြောပြသည်။

• ညီမျှခြင်းတစ်ခုကို ပြောင်းပြန်လှန်လျှင် ၎င်း၏ ΔH သင်္ကေတကို ပြောင်းပါ။
• ညီမျှခြင်းတစ်ခုကို ကိန်းတစ်ခုဖြင့် မြှောက်လျှင် ၎င်း၏ ΔH ကိုလည်း တူညီသောကိန်းဖြင့် မြှောက်ပါ။ ½ ကဲ့သို့ အပိုင်းကိန်းများကို ခွင့်ပြုသည်။
• ညီမျှခြင်းများကို ပေါင်းလျှင် ၎င်းတို့၏ ΔH တန်ဖိုးများကို ပေါင်းပါ။ ပေါင်းလဒ်၏ နှစ်ဖက်စလုံးတွင် ပေါ်လာသော အမျိုးအစားများသည် ၎င်းတို့၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာအခြေအနေများ ကိုက်ညီမှသာ ပယ်ဖျက်ခံရသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု- ညီမျှခြင်းနှစ်ခုကို ပြောင်းပြန်လှန်ပြီး ပေါင်းခြင်း

ဂရပ်ဖိုက်မှ စိန်သို့ ပြောင်းလဲခြင်း C(graphite) → C(diamond) အတွက် ΔH° ကို ရှာပါ။ တိုက်ရိုက်ပြောင်းလဲမှုသည် အလွန်ကြီးမားသော ဖိအားလိုပြီး ကယ်လိုရီမီတာတွင် မလုပ်နိုင်သော်လည်း ကာဗွန်ပုံစံနှစ်ခုစလုံး လောင်ကျွမ်းသည်။ (1) C(graphite) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH° = −393.51 kJ နှင့် (2) C(diamond) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH° = −395.40 kJ ကို သုံးပါ။ ပထမတန်ဖိုးသည် OpenStax Chemistry 2e နောက်ဆက်တွဲ G မှဖြစ်ပြီး ဒုတိယတန်ဖိုးကို တူညီသောဇယားမှ တွက်ချက်ထားသည်။

ဂရပ်ဖိုက်သည် (1) နှင့် ပန်းတိုင်တွင် ဓာတ်ပြုပစ္စည်းဖြစ်သောကြောင့် (1) ကို ထားပါ။ စိန်သည် (2) တွင် ဓာတ်ပြုပစ္စည်းဖြစ်သော်လည်း ပန်းတိုင်တွင် ထုတ်ကုန်ဖြစ်သောကြောင့် (2) ကို ပြောင်းပြန်လှန်ပါ- CO₂(g) → C(diamond) + O₂(g), ΔH° = +395.40 kJ။ နှစ်ခုကို ပေါင်းလျှင် O₂ နှင့် CO₂ သည် နှစ်ဖက်စလုံးတွင် တစ်ကြိမ်စီ ပေါ်ပြီး ပယ်ဖျက်ခံရကာ ပန်းတိုင်ကို အတိအကျ ချန်ထားသည်။ ΔH° = −393.51 kJ + 395.40 kJ = +1.89 kJ။

အဖြေကို အနက်ဖွင့်ပါ။ အပေါင်းသင်္ကေတက စိန်သည် ဂရပ်ဖိုက်ထက် အင်သာလ်ပီ အနည်းငယ်ပိုမြင့်သည်ဟု ဆိုလိုပြီး စိန်မဟုတ်ဘဲ ဂရပ်ဖိုက်သည် ကာဗွန်၏ ကိုးကားပုံစံဖြစ်ခြင်းနှင့် ကိုက်ညီသည်။ ကိန်းဂဏန်း၏ အရွယ်အစားသေးခြင်းက အကြီးမားဆုံးနှင့် နီးပါးတူသော တန်ဖိုးနှစ်ခုကို နုတ်ခြင်းက ၎င်းတို့၏ မသေချာမှုကို ချဲ့ထွင်သည်ဟု သတိပေးသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု- ညီမျှခြင်းသုံးခုနှင့် ပြန်လည်စစ်ဆေးမှု

လောင်ကျွမ်းမှုဒေတာမှ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဖြည့်ခြင်း C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g) အတွက် ΔH° ကို ရှာပါ။ (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; နှင့် (3) C₂H₆(g) + 7/2 O₂(g) → 2 CO₂(g) + 3 H₂O(l), ΔH° = −1560.5 kJ ကို သုံးပါ။ ဤလောင်ကျွမ်းမှုတန်ဖိုးများကို နောက်ဆက်တွဲ G ဖွဲ့စည်းမှုဒေတာမှ တွက်ချက်ထားသောကြောင့် သင်ပြန်လည်ထုတ်ယူနိုင်သည်။

C₂H₄ နှင့် H₂ သည် ပန်းတိုင်နှင့် ညီမျှခြင်း (1) နှင့် (2) တွင် ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများဖြစ်သောကြောင့် ရေးထားသည့်အတိုင်း ထားပါ။ C₂H₆ သည် ပန်းတိုင်တွင် ထုတ်ကုန်ဖြစ်သော်လည်း (3) တွင် ဓာတ်ပြုပစ္စည်းဖြစ်သောကြောင့် (3) ကို ပြောင်းပြန်လှန်ပြီး သင်္ကေတကို +1560.5 kJ သို့ ပြောင်းပါ။ ယခု စာရင်းစစ်ပါ- အောက်ဆီဂျင်သည် ဘယ်ဘက်တွင် 3 + ½ = 7/2 O₂ နှင့် ညာဘက်တွင် 7/2 O₂ ဖြစ်သည်၊ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုက်သည် နှစ်ဖက်စလုံးတွင် 2 ဖြစ်သည်၊ ရေသည် ညာဘက်တွင် 2 + 1 = 3 ဖြစ်ပြီး ဘယ်ဘက်တွင် 3 ဖြစ်သည်။ ပန်းတိုင်မှလွဲ၍ အားလုံး ပယ်ဖျက်ခံရသည်။ ΔH° = −1411.1 − 285.83 + 1560.5 = −136.4 kJ ဖြစ်ပြီး အတိကျဆုံးမဟုတ်သော တန်ဖိုးများတွင် ဒသမတစ်နေရာရှိသောကြောင့် ဒသမတစ်နေရာသို့ ဖော်ပြသည်။

ဖွဲ့စည်းမှုအင်သာလ်ပီများနှင့် ပြန်လည်စစ်ဆေးခြင်း- C₂H₆(g) ၏ ΔH°f သည် −84.0 kJ/mol ဖြစ်ပြီး C₂H₄(g) ၏မှာ +52.4 kJ/mol ဖြစ်ကာ H₂(g) မှာ သုညဖြစ်သောကြောင့် ΔH° = −84.0 − 52.4 = −136.4 kJ။ မတူညီသော လမ်းကြောင်းနှစ်ခုက တူညီသောအဖြေကို ပေးပြီး ၎င်းသည် အခြေအနေလုပ်ဆောင်ချက်တစ်ခုက အာမခံသည့်အရာဖြစ်သည်။

စံဖွဲ့စည်းမှုအင်သာလ်ပီများနှင့် ကိုးကားအခြေအနေများ

စံဖွဲ့စည်းမှုအင်သာလ်ပီ ΔH°f သည် ဒြပ်ပေါင်းတစ်မိုလ်ကို ၎င်း၏ဒြပ်စင်များ (တစ်ခုစီ ၎င်း၏ ကိုးကားပုံစံ) မှ စံအခြေအနေများတွင် ဖွဲ့စည်းသောအခါ အင်သာလ်ပီပြောင်းလဲမှုဖြစ်သည်။ ကိုးကားပုံစံသည် ရှားပါးသောချွင်းချက်များမှလွဲ၍ အတည်ငြိမ်ဆုံးပုံစံဖြစ်သည်- ဖော့စဖရပ်စ်သည် အဖြူရောင် P₄(s) ကို သုံးပြီး နောက်ဆက်တွဲ G တွင် သုညဟု စာရင်းပြုထားသည်။ IUPAC က စံဖိအားကို 1 bar ဟု သတ်မှတ်ထားသည်၊ ဇယားအများအပြားသည် 1 atm ကို ဆက်သုံးနေပြီး အင်သာလ်ပီလုပ်ငန်းအများစုတွင် ကွာခြားချက်သည် လျစ်လျူရှုနိုင်လောက်သည်။ ဇယားတန်ဖိုးများကို များသောအားဖြင့် 298.15 K တွင် ပေးသည်။

ဖွဲ့စည်းမှုညီမျှခြင်းသည် ထုတ်ကုန်တစ်မိုလ်ကို အမြဲ အတိအကျ ထုတ်လုပ်သောကြောင့် ½ N₂(g) + 3/2 H₂(g) → NH₃(g), ΔH°f = −45.9 kJ/mol ကဲ့သို့ အပိုင်းကိန်းများသည် ပုံမှန်ဖြစ်သည်။ O₂(g)၊ H₂(g)၊ ဂရပ်ဖိုက် သို့မဟုတ် ဘရိုမင်းအရည်ကဲ့သို့ ကိုးကားပုံစံရှိပြီးသား ဒြပ်စင်တစ်ခုအတွက် ΔH°f သည် အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုချက်အရ သုညဖြစ်သည်။ ဒြပ်စင်၏ အခြားပုံစံများသည် သုညမဟုတ်ပါ- နောက်ဆက်တွဲ G တွင် စိန်ကို ဂရပ်ဖိုက်နှင့် နှိုင်းယှဉ်၍ +1.89 kJ/mol ဟု စာရင်းပြုထားသည်။

ဖွဲ့စည်းမှုဒေတာမှ ΔH°rxn ကို တွက်ချက်ခြင်း

မည်သည့်ဓာတ်ပြုမှုကိုမဆို အဆင့်နှစ်ခုအဖြစ် စိတ်ကူးနိုင်သည်- ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများကို ၎င်းတို့၏ဒြပ်စင်များအဖြစ် ခွဲပြီး ထိုဒြပ်စင်များမှ ထုတ်ကုန်များကို တည်ဆောက်ခြင်း။ ပထမအဆင့်သည် ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများ၏ ဖွဲ့စည်းမှုဓာတ်ပြုမှုများ၏ ပြောင်းပြန်ဖြစ်ပြီး ဒုတိယအဆင့်မှာ ထုတ်ကုန်များ၏ ဖွဲ့စည်းမှုဓာတ်ပြုမှုများဖြစ်သည်။ ၎င်းက အသုံးချဖော်မြူလာ ΔH°rxn = Σ n ΔH°f(products) − Σ m ΔH°f(reactants) ကို ပေးပြီး n နှင့် m သည် ချိန်ညှိထားသောညီမျှခြင်းရှိ ကိန်းများဖြစ်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု။ ဒုံးကျည်အင်ဂျင်အချို့တွင် သုံးသော ဟိုက်ဒရာဇင်းဓာတ်ပြုမှုဖြစ်သည့် 2 N₂H₄(l) + N₂O₄(g) → 3 N₂(g) + 4 H₂O(g) အတွက် ΔH° ကို ရှာပါ။ နောက်ဆက်တွဲ G မှ- N₂H₄(l) +50.63 kJ/mol၊ N₂O₄(g) +11.1 kJ/mol၊ H₂O(g) −241.82 kJ/mol နှင့် N₂(g) 0။ ထုတ်ကုန်များ- 3(0) + 4(−241.82) = −967.28 kJ။ ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများ- 2(50.63) + 11.1 = 112.36 kJ။ ΔH° = −967.28 − 112.36 = −1079.6 kJ ဖြစ်ပြီး 11.1 တွင် ဒသမတစ်နေရာရှိသောကြောင့် ဒသမတစ်နေရာသို့ ဖော်ပြသည်။ ၎င်းမှာ ဟိုက်ဒရာဇင်းတစ်မိုလ်လျှင် −539.8 kJ ဖြစ်သည်။

ရေ၏အခြေအနေ အရေးပါသည်။ ညီမျှခြင်းက −285.83 kJ/mol ကို သုံးကာ ရည်ပုံစံရေ ထုတ်လုပ်ခဲ့လျှင် အဖြေမှာ −1255.7 kJ ဖြစ်မည်။ ကွာခြားချက်သည် ရေငွေ့တစ်မိုလ် ရည်ကျသောအခါ ထုတ်လွှတ်သော အင်သာလ်ပီ၏ လေးဆဖြစ်သည်။

ဟက်စ်ဥပဒေတွက်ချက်မှုကို ပျက်စီးစေသော အမှားများ

ဤပုစ္ဆာများရှိ အမှားအများစုသည် စာရင်းကိုင်မှုအမှားများဖြစ်ပြီး အမျိုးအစားတိုင်း၏ ရေးထားသော စာရင်းစစ်မှုက အားလုံးနီးပါးကို ဖမ်းမိသည်။ ပယ်ဖျက်မှုက ပန်းတိုင်ကို အတိအကျ မထုတ်ပေးလျှင် ညီမျှခြင်းတစ်ခုကို မှားယွင်းစွာ ပြောင်းပြန်လှန် သို့မဟုတ် အချိုးချထားသည်။

ဒုတိယစစ်ဆေးမှုမှာ သင်္ကေတကို ခန့်မှန်းခြင်းဖြစ်သည်။ လောင်ကျွမ်းခြင်းနှင့် အတည်ငြိမ်ဆုံး ဒြပ်ပေါင်းအများစု၏ ဖွဲ့စည်းမှုသည် အပူထုတ်ဖြစ်သောကြောင့် လောင်စာတစ်ခု လောင်ကျွမ်းခြင်းအတွက် အပေါင်းအဖြေသည် ပြောင်းပြန်လှန်ထားသော အဆင့်တစ်ခုကို ညွှန်ပြသည်။

• ညီမျှခြင်းတစ်ခုကို ၎င်း၏ ΔH သင်္ကေတမပြောင်းဘဲ ပြောင်းပြန်လှန်ခြင်း။
• ညီမျှခြင်းတစ်ခုကို 2 သို့မဟုတ် ½ ဖြင့် မြှောက်ပြီး ၎င်း၏ ΔH ကို မပြောင်းဘဲ ထားခြင်း။
• မှားသောအစီအစဉ်ဖြင့် နုတ်ခြင်း- ဖော်မြူလာမှာ ထုတ်ကုန်များ နုတ် ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများဖြစ်သည်။
• ဖွဲ့စည်းမှုအင်သာလ်ပီများကို ပေါင်းရာတွင် ကိန်းများကို မေ့ခြင်း။
• ညီမျှခြင်းတွင် H₂O(l) ရှိသည့်အခါ H₂O(g) ကဲ့သို့ မှားယွင်းသော အခြေအနေအတွက် ΔH°f ကို သုံးခြင်း။
• ကိုးကားပုံစံရှိ ဒြပ်စင်တစ်ခုကို သုညမဟုတ်သော ΔH°f ပေးခြင်း၊ သို့မဟုတ် ဒြပ်ပေါင်းတစ်ခုကို သုညပေးခြင်း။