හෙස් නියමය: ප්‍රතික්‍රියා එකතු කිරීමෙන් ΔH සොයා ගැනීම

අවස්ථා ශ්‍රිතයක් හෙස් නියමය ක්‍රියාත්මක කරන්නේ ඇයි

එන්තැල්පිය අවස්ථා ශ්‍රිතයකි: එහි අගය රඳා පවතින්නේ පද්ධතියක වත්මන් අවස්ථාව මත මිස පද්ධතිය එහි පැමිණි ආකාරය මත නොවේ. එබැවින් ආරම්භක අවස්ථාවක සහ අවසාන අවස්ථාවක් අතර ΔH වෙනස ඒ දෙක අතර සෑම මාර්ගයක් සඳහාම සමානය. උන්නතාංශය ද එලෙසම ක්‍රියා කරයි. ඔබ කඳුවැටියක් තදින් බෑවුම් සහිත මාවතෙන් හෝ දිගු වංගු සහිත මාවතෙන් නැග්ගත්, ඔබේ උසෙහි වෙනස සර්වසමය.

හෙස් නියමය කෙලින්ම අනුගමනය වේ. ප්‍රතික්‍රියාවක් පියවර දෙකක් හෝ ඊට වැඩි ගණනක එකතුවක් ලෙස ලිවිය හැකි නම්, එහි ΔH පියවර වල ΔH අගයන්ගේ එකතුවයි. පියවර සැබවින් සිදු විය යුතු නැත; ඒවා එන්තැල්පි දන්නා වලංගු රසායනික සමීකරණ විය යුතුය. කැලරිමීටරයක පිරිසිදුව ක්‍රියාත්මක කළ නොහැකි ප්‍රතික්‍රියා සඳහා නියමය ප්‍රයෝජනවත් වන්නේ එම නිදහස නිසාය.

තාප රසායනික සමීකරණ හැසිරවීමේ රීති තුනක්

සෑම රීතියක්ම ΔH විස්තීර්ණ අවස්ථා ශ්‍රිතයක් යන කරුණින් අනුගමනය වේ. ක්‍රියාවලියක් ප්‍රතිවර්තනය කිරීම පද්ධතිය එහි ආරම්භක අවස්ථාවට ආපසු ගෙන එන බැවින්, එන්තැල්පි වෙනස සමාන සහ ප්‍රතිවිරුද්ධ විය යුතුය. ප්‍රතික්‍රියා ප්‍රමාණය දෙගුණ කිරීමෙන් සම්බන්ධ ශක්තිය දෙගුණ වේ.

කිසිවක් ඒකාබද්ධ කිරීමට පෙර, ඔබේ වැඩේ ඉහළින් ඉලක්ක සමීකරණය ලියන්න. ඉන්පසු දී ඇති සමීකරණ වලින් එක් වරක් පමණක් පෙනෙන සෑම ද්‍රව්‍යයක්ම සොයන්න. එහි පිහිටීම සහ සංගුණකය එම සමීකරණය ප්‍රතිවර්තනය කළ යුතුද සහ කුමන සාධකයකින් ගුණ කළ යුතුද යන්න ඔබට කියයි.

• සමීකරණයක් ප්‍රතිවර්තනය කරන්න, එවිට ඔබ එහි ΔH හි ලකුණ වෙනස් කරයි.
• සමීකරණයක් සාධකයකින් ගුණ කරන්න, එවිට ඔබ එහි ΔH එම සාධකයෙන්ම ගුණ කරයි. ½ වැනි භාග ඉඩ දෙනු ලැබේ.
• සමීකරණ එකතු කරන්න, එවිට ඔබ ඒවායේ ΔH අගයන් එකතු කරයි. එකතුවේ දෙපැත්තේම පෙනෙන විශේෂ කැපී යයි, නමුත් ඒවායේ භෞතික අවස්ථා ගැළපේ නම් පමණි.

විසඳූ උදාහරණය: සමීකරණ දෙකක් ප්‍රතිවර්තනය කර එකතු කිරීම

ග්‍රැෆයිට් දියමන්ති බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා ΔH° සොයන්න, C(graphite) → C(diamond). සෘජු පරිවර්තනයට ආන්තික පීඩනයක් අවශ්‍ය වන අතර කැලරිමීටරයක ක්‍රියාත්මක කළ නොහැක, නමුත් කාබන් ස්වරූප දෙකම දහනය වේ. (1) C(graphite) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH° = −393.51 kJ, සහ (2) C(diamond) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH° = −395.40 kJ භාවිත කරන්න. පළමු අගය OpenStax Chemistry 2e ඇමුණුම G වලින් වන අතර, දෙවැන්න එම වගුවෙන්ම ගණනය කරන ලදී.

ග්‍රැෆයිට් (1) හි සහ ඉලක්කයේ ප්‍රතික්‍රියකයකි, එබැවින් (1) තබා ගන්න. දියමන්ති (2) හි ප්‍රතික්‍රියකයක් නමුත් ඉලක්කයේ ඵලයකි, එබැවින් (2) ප්‍රතිවර්තනය කරන්න: CO₂(g) → C(diamond) + O₂(g), ΔH° = +395.40 kJ. දෙක එකතු කිරීමෙන්, O₂ සහ CO₂ සෑම පැත්තකම එක් වරක් පෙනී කැපී යන අතර, හරියටම ඉලක්කය ඉතිරි වේ. ΔH° = −393.51 kJ + 395.40 kJ = +1.89 kJ.

පිළිතුර අර්ථ දක්වන්න. ධන ලකුණ යන්නෙන් අදහස් වන්නේ දියමන්ති ග්‍රැෆයිට් වලට වඩා එන්තැල්පියෙන් තරමක් ඉහළින් පිහිටන බවයි, එය කාබන් වල යොමු ස්වරූපය දියමන්ති නොව ග්‍රැෆයිට් වීමට අනුකූල වේ. සංඛ්‍යාවේ කුඩා ප්‍රමාණය විශාල, ආසන්න වශයෙන් සමාන අගයන් දෙකක් අඩු කිරීමෙන් ඒවායේ අවිනිශ්චිතතාව විශාල වන බවට මතක් කිරීමකි.

විසඳූ උදාහරණය: සමීකරණ තුනක් සහ හරස් පරීක්ෂාවක්

දහන දත්ත වලින් C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g) හයිඩ්‍රජනීකරණය සඳහා ΔH° සොයන්න. (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; සහ (3) C₂H₆(g) + 7/2 O₂(g) → 2 CO₂(g) + 3 H₂O(l), ΔH° = −1560.5 kJ භාවිත කරන්න. ඔබට ඒවා ප්‍රතිනිර්මාණය කළ හැකි වන පරිදි මෙම දහන අගයන් ඇමුණුම G උත්පාදන දත්ත වලින් ගණනය කරන ලදී.

C₂H₄ සහ H₂ ඉලක්කයේ සහ (1) හා (2) සමීකරණවල ප්‍රතික්‍රියක වන බැවින් ඒවා ලියා ඇති පරිදිම තබා ගන්න. C₂H₆ ඉලක්කයේ ඵලයක් නමුත් (3) හි ප්‍රතික්‍රියකයකි, එබැවින් (3) ප්‍රතිවර්තනය කර එහි ලකුණ +1560.5 kJ බවට වෙනස් කරන්න. දැන් ගණන් කරන්න: ඔක්සිජන් වම්පස 3 + ½ = 7/2 O₂ සහ දකුණුපස 7/2 O₂ වේ; කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සෑම පැත්තකම 2 වේ; ජලය දකුණුපස 2 + 1 = 3 සහ වම්පස 3 වේ. ඉලක්කය හැර සියල්ල කැපී යයි. ΔH° = −1411.1 − 285.83 + 1560.5 = −136.4 kJ, අඩුම නිරවද්‍ය අගයන්ට එකක් ඇති බැවින් දශම ස්ථානයකට වාර්තා කෙරේ.

උත්පාදන එන්තැල්පි සමඟ හරස් පරීක්ෂාව: C₂H₆(g) හි ΔH°f −84.0 kJ/mol වන අතර C₂H₄(g) හි එය +52.4 kJ/mol වේ, සහ H₂(g) ශුන්‍ය වේ, එබැවින් ΔH° = −84.0 − 52.4 = −136.4 kJ. වෙනස් මාර්ග දෙකක් එකම පිළිතුර දෙයි, එය හරියටම අවස්ථා ශ්‍රිතයක් සහතික කරන දෙයයි.

සම්මත උත්පාදන එන්තැල්පි සහ යොමු අවස්ථා

සම්මත උත්පාදන එන්තැල්පිය, ΔH°f, යනු සංයෝගයක මවුලයක් එහි මූලද්‍රව්‍ය වලින්, සෑම එකක්ම එහි යොමු ස්වරූපයෙන්, සම්මත තත්ත්ව යටතේ සෑදෙන විට එන්තැල්පි වෙනසයි. යොමු ස්වරූපය දුර්ලභ ව්‍යතිරේක සහිතව වඩාත්ම ස්ථායී ස්වරූපයයි: පොස්පරස් සුදු P₄(s) භාවිත කරයි, එය ඇමුණුම G ශුන්‍යයෙන් ලැයිස්තුගත කරයි. IUPAC සම්මත පීඩනය 1 bar ලෙස නියම කරයි; බොහෝ වගු තවමත් 1 atm භාවිත කරන අතර, බොහෝ එන්තැල්පි කටයුතු සඳහා වෙනස නොසැලකිය හැකිය. වගු ගත අගයන් සාමාන්‍යයෙන් 298.15 K හිදී දෙනු ලැබේ.

උත්පාදන සමීකරණයක් සැමවිටම ඵලයෙන් හරියටම එක් මවුලයක් සාදයි, එබැවින් භාගික සංගුණක සාමාන්‍යයි: ½ N₂(g) + 3/2 H₂(g) → NH₃(g), ΔH°f = −45.9 kJ/mol. O₂(g), H₂(g), ග්‍රැෆයිට් හෝ ද්‍රව බ්‍රෝමීන් වැනි දැනටමත් එහි යොමු ස්වරූපයේ ඇති මූලද්‍රව්‍යයක් සඳහා, ΔH°f අර්ථ දැක්වීමෙන් ශුන්‍ය වේ. මූලද්‍රව්‍යයක අනෙකුත් ස්වරූප ශුන්‍ය නොවේ: ඇමුණුම G ග්‍රැෆයිට් වලට සාපේක්ෂව දියමන්ති +1.89 kJ/mol ලෙස ලැයිස්තුගත කරයි.

උත්පාදන දත්ත වලින් ΔH°rxn ගණනය කිරීම

ඕනෑම ප්‍රතික්‍රියාවක් පියවර දෙකක් ලෙස සිතිය හැක: ප්‍රතික්‍රියක ඒවායේ මූලද්‍රව්‍ය බවට බිඳ දමන්න, ඉන්පසු එම මූලද්‍රව්‍ය වලින් ඵල ගොඩනඟන්න. පළමු පියවර ප්‍රතික්‍රියකවල උත්පාදන ප්‍රතික්‍රියා වල ප්‍රතිලෝමය වන අතර දෙවැන්න ඵලවල උත්පාදන ප්‍රතික්‍රියාවන්ය. එය ΔH°rxn = Σ n ΔH°f(ඵල) − Σ m ΔH°f(ප්‍රතික්‍රියක) යන ක්‍රියාකාරී සූත්‍රය ලබා දෙයි, මෙහි n සහ m යනු තුලිත සමීකරණයේ සංගුණකයි.

විසඳූ උදාහරණය. 2 N₂H₄(l) + N₂O₄(g) → 3 N₂(g) + 4 H₂O(g) සඳහා ΔH° සොයන්න, සමහර රොකට් එන්ජින්වල භාවිත වන ආකාරයේ හයිඩ්‍රසීන් ප්‍රතික්‍රියාවක්. ඇමුණුම G වලින්: N₂H₄(l) +50.63 kJ/mol, N₂O₄(g) +11.1 kJ/mol, H₂O(g) −241.82 kJ/mol, සහ N₂(g) 0. ඵල: 3(0) + 4(−241.82) = −967.28 kJ. ප්‍රතික්‍රියක: 2(50.63) + 11.1 = 112.36 kJ. ΔH° = −967.28 − 112.36 = −1079.6 kJ, 11.1 ට එකක් ඇති බැවින් දශම ස්ථානයකට වාර්තා කෙරේ. එය හයිඩ්‍රසීන් මවුලයකට −539.8 kJ වේ.

ජලයේ අවස්ථාව වැදගත් වේ. සමීකරණය ද්‍රව ජලය නිපදවන්නේ නම්, −285.83 kJ/mol භාවිතයෙන්, පිළිතුර −1255.7 kJ වනු ඇත. වෙනස ජල වාෂ්ප මවුලයක් ඝනීභවනය වන විට මුදා හරින එන්තැල්පියට හතර ගුණයකි.

හෙස් නියම ගණනයක් බිඳ දමන වැරදි

මෙම ගැටලු වල බොහෝ වැරදි ගිණුම්කරණ වැරදි වන අතර, සෑම විශේෂයකම ලිඛිත ගණනයක් ඒවායින් බොහොමයක් අල්ලා ගනී. කැපී යාම ඉලක්කය හරියටම ප්‍රතිනිර්මාණය නොකරන විට, සමීකරණයක් වැරදි ලෙස ප්‍රතිවර්තනය කර හෝ පරිමාණය කර ඇත.

දෙවන පරීක්ෂාවක් නම් ලකුණ ඇස්තමේන්තු කිරීමයි. දහන සහ බොහෝ ස්ථායී සංයෝග සෑදීම තාපදායක බැවින්, ඉන්ධනයක් දහනය කිරීම සඳහා ධන පිළිතුරක් ප්‍රතිවර්තනය කළ පියවරක් දැනුම් දෙයි.

• සමීකරණයක් එහි ΔH හි ලකුණ වෙනස් නොකර ප්‍රතිවර්තනය කිරීම.
• සමීකරණයක් 2 හෝ ½ න් ගුණ කර එහි ΔH නොවෙනස්ව තැබීම.
• වැරදි අනුපිළිවෙලින් අඩු කිරීම: සූත්‍රය ඵල අඩු ප්‍රතික්‍රියකය.
• උත්පාදන එන්තැල්පි එකතු කිරීමේදී සංගුණක අමතක කිරීම.
• සමීකරණයේ H₂O(l) ඇති විට H₂O(g) වැනි වැරදි අවස්ථාව සඳහා ΔH°f භාවිත කිරීම.
• යොමු ස්වරූපයේ ඇති මූලද්‍රව්‍යයකට ශුන්‍ය නොවන ΔH°f දීම, හෝ සංයෝගයකට ශුන්‍ය දීම.