ஹெஸ் விதி: வினைகளைக் கூட்டி ΔH-ஐக் கண்டறிதல்

நிலைச் சார்பு ஏன் ஹெஸ் விதியைச் செயல்படச் செய்கிறது

என்தால்பி ஒரு நிலைச் சார்பு: அதன் மதிப்பு அமைப்பின் தற்போதைய நிலையை மட்டுமே சார்ந்தது, அமைப்பு அங்கு எவ்வாறு வந்தது என்பதை அல்ல. எனவே தொடக்க நிலைக்கும் இறுதி நிலைக்கும் இடையிலான மாற்றம் ΔH அவற்றுக்கு இடையிலான ஒவ்வொரு பாதைக்கும் ஒன்றே. உயரமும் இவ்வாறே செயல்படுகிறது. செங்குத்தான பாதையிலோ நீண்ட வளைவுப் பாதையிலோ ஒரு குன்றில் ஏறினாலும், உங்கள் உயர மாற்றம் ஒன்றே.

ஹெஸ் விதி நேரடியாகத் தொடர்கிறது. ஒரு வினையை இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட படிகளின் கூட்டுத்தொகையாக எழுத முடிந்தால், அதன் ΔH படிகளின் ΔH மதிப்புகளின் கூட்டுத்தொகை. படிகள் உண்மையில் நிகழ வேண்டியதில்லை; என்தால்பிகள் அறியப்பட்ட, செல்லுபடியாகும் வேதிச் சமன்பாடுகளாக இருந்தால் போதும். கலோரிமானியில் தூய்மையாக நடத்த முடியாத வினைகளுக்கு இந்த விதி பயனுள்ளதாக இருப்பதற்கு அந்த சுதந்திரமே காரணம்.

வெப்ப வேதிச் சமன்பாடுகளைக் கையாளும் மூன்று விதிகள்

ΔH ஒரு பருமனளவு நிலைச் சார்பு என்ற உண்மையிலிருந்து ஒவ்வொரு விதியும் தொடர்கிறது. ஒரு செயல்முறையைத் தலைகீழாக்குவது அமைப்பை அதன் தொடக்க நிலைக்குத் திருப்புகிறது; எனவே என்தால்பி மாற்றம் சமமாகவும் எதிராகவும் இருக்க வேண்டும். வினையின் அளவை இருமடங்காக்குவது சம்பந்தப்பட்ட ஆற்றலை இருமடங்காக்குகிறது.

எதையும் இணைக்கும் முன், இலக்குச் சமன்பாட்டை உங்கள் வேலையின் மேலே எழுதுங்கள். பின்னர் கொடுக்கப்பட்ட சமன்பாடுகளில் ஒரே ஒரு முறை தோன்றும் ஒவ்வொரு பொருளையும் கண்டறியுங்கள். அதன் இடமும் கெழுவும் அந்தச் சமன்பாட்டைத் தலைகீழாக்க வேண்டுமா, எந்தக் காரணியால் பெருக்க வேண்டும் என்பதைச் சொல்கின்றன.

• ஒரு சமன்பாட்டைத் தலைகீழாக்கினால் அதன் ΔH-இன் குறி மாறும்.
• ஒரு சமன்பாட்டை ஒரு காரணியால் பெருக்கினால் அதன் ΔH-ஐயும் அதே காரணியால் பெருக்குவீர்கள். ½ போன்ற பின்னங்கள் அனுமதிக்கப்படுகின்றன.
• சமன்பாடுகளைக் கூட்டினால் அவற்றின் ΔH மதிப்புகளையும் கூட்டுவீர்கள். கூட்டுத்தொகையின் இரு பக்கங்களிலும் தோன்றும் இனங்கள் நீங்கிவிடும், ஆனால் அவற்றின் இயற்பியல் நிலைகள் பொருந்தினால் மட்டுமே.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: இரு சமன்பாடுகளைத் தலைகீழாக்கிக் கூட்டுதல்

கிராஃபைட்டை வைரமாக மாற்றுவதற்கான ΔH°-ஐக் காணுங்கள், C(கிராஃபைட்டு) → C(வைரம்). நேரடி மாற்றத்துக்குத் தீவிர அழுத்தம் தேவை, கலோரிமானியில் நடத்த இயலாது; ஆனால் கார்பனின் இரு வடிவங்களும் எரிகின்றன. (1) C(கிராஃபைட்டு) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH° = −393.51 kJ, மற்றும் (2) C(வைரம்) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH° = −395.40 kJ ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்துங்கள். முதல் மதிப்பு OpenStax Chemistry 2e பின்னிணைப்பு G-இலிருந்து; இரண்டாவது அதே அட்டவணையிலிருந்து கணக்கிடப்பட்டது.

(1)-இலும் இலக்கிலும் கிராஃபைட்டு வினைப்பொருள்; எனவே (1)-ஐ அப்படியே வைத்திருங்கள். (2)-இல் வைரம் வினைப்பொருள், ஆனால் இலக்கில் அது விளைபொருள்; எனவே (2)-ஐத் தலைகீழாக்குங்கள்: CO₂(g) → C(வைரம்) + O₂(g), ΔH° = +395.40 kJ. இரண்டையும் கூட்டினால், O₂-உம் CO₂-உம் இரு பக்கங்களிலும் ஒரு முறை தோன்றி நீங்கிவிடுகின்றன; இலக்கு துல்லியமாக எஞ்சுகிறது. ΔH° = −393.51 kJ + 395.40 kJ = +1.89 kJ.

விடையை விளக்குங்கள். நேர்க்குறி, வைரம் கிராஃபைட்டை விட என்தால்பியில் சற்று உயர்ந்துள்ளது என்று பொருள்; கார்பனின் மேற்கோள் வடிவம் வைரம் அல்ல, கிராஃபைட்டு என்பதுடன் இது ஒத்துப்போகிறது. எண்ணின் சிறிய அளவு, ஏறத்தாழ சமமான இரு பெரிய மதிப்புகளைக் கழிப்பது அவற்றின் நிச்சயமின்மையைப் பெரிதாக்குகிறது என்பதை நினைவூட்டுகிறது.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: மூன்று சமன்பாடுகளும் ஒரு குறுக்குச் சரிபார்ப்பும்

எரிதல் தரவிலிருந்து ஹைட்ரஜனேற்றம் C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g)-க்கான ΔH°-ஐக் காணுங்கள். (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; மற்றும் (3) C₂H₆(g) + 7/2 O₂(g) → 2 CO₂(g) + 3 H₂O(l), ΔH° = −1560.5 kJ ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்துங்கள். நீங்கள் அவற்றை மீண்டும் உருவாக்கும்படி, இந்த எரிதல் மதிப்புகள் பின்னிணைப்பு G உருவாக்கத் தரவிலிருந்து கணக்கிடப்பட்டன.

C₂H₄-உம் H₂-உம் இலக்கிலும் சமன்பாடுகள் (1), (2)-இலும் வினைப்பொருட்கள்; எனவே அவற்றை எழுதியவாறே வைத்திருங்கள். C₂H₆ இலக்கில் விளைபொருள், ஆனால் (3)-இல் வினைப்பொருள்; எனவே (3)-ஐத் தலைகீழாக்கி அதன் குறியை +1560.5 kJ ஆக மாற்றுங்கள். இப்போது கணக்கெடுங்கள்: ஆக்சிஜன் இடப்புறம் 3 + ½ = 7/2 O₂, வலப்புறம் 7/2 O₂; கார்பன் டையாக்சைடு இரு பக்கங்களிலும் 2; நீர் வலப்புறம் 2 + 1 = 3, இடப்புறம் 3. இலக்கைத் தவிர எல்லாம் நீங்கிவிடுகிறது. ΔH° = −1411.1 − 285.83 + 1560.5 = −136.4 kJ; மிகக் குறைந்த நுணுக்கமுள்ள மதிப்புகளுக்கு ஒரு தசம இடம் இருப்பதால், ஒரு தசம இடத்துக்குத் தெரிவிக்கப்படுகிறது.

உருவாக்க என்தால்பிகளுடன் குறுக்குச் சரிபார்ப்பு: C₂H₆(g)-இன் ΔH°f −84.0 kJ/mol, C₂H₄(g)-இன் ΔH°f +52.4 kJ/mol, H₂(g)-க்குப் பூஜ்யம்; எனவே ΔH° = −84.0 − 52.4 = −136.4 kJ. இரு வெவ்வேறு பாதைகள் ஒரே விடையைத் தருகின்றன; நிலைச் சார்பு உறுதியளிப்பது இதுவே.

நிலையான உருவாக்க என்தால்பிகளும் மேற்கோள் நிலைகளும்

நிலையான உருவாக்க என்தால்பி, ΔH°f, என்பது நிலையான நிலைகளில், ஒரு மோல் சேர்மம் அதன் தனிமங்களிலிருந்து, ஒவ்வொன்றும் அதன் மேற்கோள் வடிவில், உருவாகும்போது ஏற்படும் என்தால்பி மாற்றம். அரிய விதிவிலக்குகளுடன் மேற்கோள் வடிவம் மிகவும் நிலையான வடிவம்: பாஸ்பரஸ் வெள்ளை P₄(s)-ஐப் பயன்படுத்துகிறது, அதைப் பின்னிணைப்பு G பூஜ்யமாகப் பட்டியலிடுகிறது. IUPAC நிலையான அழுத்தத்தை 1 bar என அமைக்கிறது; பல அட்டவணைகள் இன்னும் 1 atm பயன்படுத்துகின்றன; பெரும்பாலான என்தால்பிப் பணிக்கு வேறுபாடு புறக்கணிக்கத்தக்கது. அட்டவணைப்படுத்தப்பட்ட மதிப்புகள் பொதுவாக 298.15 K-இல் தரப்படுகின்றன.

உருவாக்கச் சமன்பாடு எப்போதும் சரியாக ஒரு மோல் விளைபொருளை உருவாக்குகிறது; எனவே பின்னக் கெழுக்கள் இயல்பானவை: ½ N₂(g) + 3/2 H₂(g) → NH₃(g), ΔH°f = −45.9 kJ/mol. O₂(g), H₂(g), கிராஃபைட்டு, திரவ புரோமின் போல, ஏற்கெனவே மேற்கோள் வடிவில் உள்ள தனிமத்துக்கு, ΔH°f வரையறையால் பூஜ்யம். ஒரு தனிமத்தின் பிற வடிவங்கள் பூஜ்யம் அல்ல: கிராஃபைட்டுடன் ஒப்பிட, பின்னிணைப்பு G வைரத்தை +1.89 kJ/mol எனப் பட்டியலிடுகிறது.

உருவாக்கத் தரவிலிருந்து ΔH°rxn-ஐக் கணக்கிடுதல்

எந்த வினையையும் இரு படிகளாகக் கற்பனை செய்யலாம்: வினைப்பொருட்களை அவற்றின் தனிமங்களாக உடையுங்கள், பின்னர் அந்தத் தனிமங்களிலிருந்து விளைபொருட்களைக் கட்டுங்கள். முதல் படி வினைப்பொருட்களின் உருவாக்க வினைகளின் தலைகீழ், இரண்டாவது விளைபொருட்களின் உருவாக்க வினைகள். இது செயல்படும் சூத்திரத்தைத் தருகிறது: ΔH°rxn = Σ n ΔH°f(விளைபொருட்கள்) − Σ m ΔH°f(வினைப்பொருட்கள்), இங்கு n, m என்பவை சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாட்டில் உள்ள கெழுக்கள்.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு. சில ராக்கெட் இயந்திரங்களில் பயன்படுத்தப்படும் வகையைச் சேர்ந்த ஹைட்ரசீன் வினையான 2 N₂H₄(l) + N₂O₄(g) → 3 N₂(g) + 4 H₂O(g)-க்கான ΔH°-ஐக் காணுங்கள். பின்னிணைப்பு G-இலிருந்து: N₂H₄(l) +50.63 kJ/mol, N₂O₄(g) +11.1 kJ/mol, H₂O(g) −241.82 kJ/mol, N₂(g) 0. விளைபொருட்கள்: 3(0) + 4(−241.82) = −967.28 kJ. வினைப்பொருட்கள்: 2(50.63) + 11.1 = 112.36 kJ. ΔH° = −967.28 − 112.36 = −1079.6 kJ; 11.1-க்கு ஒரு தசம இடம் இருப்பதால் ஒரு தசம இடத்துக்குத் தெரிவிக்கப்படுகிறது. அது ஒரு மோல் ஹைட்ரசீனுக்கு −539.8 kJ.

நீரின் நிலை முக்கியம். சமன்பாடு திரவ நீரை உருவாக்கினால், −285.83 kJ/mol பயன்படுத்தி, விடை −1255.7 kJ ஆக இருக்கும். வேறுபாடு, ஒரு மோல் நீராவி ஒடுங்கும்போது வெளியாகும் என்தால்பியின் நான்கு மடங்கு.

ஹெஸ் விதிக் கணக்கீட்டை உடைக்கும் பிழைகள்

இந்தக் கணக்குகளில் பெரும்பாலான பிழைகள் கணக்கு வைப்புப் பிழைகள்; ஒவ்வொரு இனத்தின் எழுதப்பட்ட கணக்கெடுப்பு கிட்டத்தட்ட அனைத்தையும் பிடித்துவிடும். நீக்கம் இலக்கைத் துல்லியமாக மீளுருவாக்கவில்லை என்றால், ஒரு சமன்பாடு தவறாகத் தலைகீழாக்கப்பட்டுள்ளது அல்லது அளவிடப்பட்டுள்ளது.

இரண்டாவது சரிபார்ப்பு குறியை மதிப்பிடுவது. எரிதல்களும் பெரும்பாலான நிலையான சேர்மங்களின் உருவாக்கமும் வெப்பம் உமிழ்பவை; எனவே ஒரு எரிபொருளை எரிப்பதற்கான நேர் விடை தலைகீழாக்கப்பட்ட படியைச் சுட்டுகிறது.

• ஒரு சமன்பாட்டின் ΔH-இன் குறியை மாற்றாமல் அதைத் தலைகீழாக்குதல்.
• ஒரு சமன்பாட்டை 2 அல்லது ½ ஆல் பெருக்கி, அதன் ΔH-ஐ மாற்றாமல் விடுதல்.
• தவறான வரிசையில் கழித்தல்: சூத்திரம் விளைபொருட்கள் கழித்தல் வினைப்பொருட்கள்.
• உருவாக்க என்தால்பிகளைக் கூட்டும்போது கெழுக்களை மறத்தல்.
• சமன்பாட்டில் H₂O(l) இருக்கும்போது H₂O(g) போல, தவறான நிலைக்கு ΔH°f-ஐப் பயன்படுத்துதல்.
• மேற்கோள் வடிவில் உள்ள தனிமத்துக்குப் பூஜ்யமற்ற ΔH°f தருதல், அல்லது சேர்மத்துக்குப் பூஜ்யம் தருதல்.