Balaod ni Hess: Pagpangita han ΔH pinaagi ha Pagdugang han mga Reaksyon

Kay ano nga an state function an nagpapagana han balaod ni Hess

An enthalpy usa nga state function: an bili hini nagdepende la ha yana nga state han sistema, dire ha paonan-o nakaabot an sistema didto. An pagbag-o nga ΔH tali han sinugdan nga state ngan katapusan nga state salit pariho ha kada dalan tali hini. Pariho an hataas han lugar. Bisan magsaka ka ha bukid pinaagi han matarik nga alagian o han hataas nga sanga-sanga, pariho gihapon an imo pagbag-o han kataas.

Sumusunod dayon an balaod ni Hess. Kun an reaksyon puyde isulat sugad hin kabug-osan han duha o labaw pa nga lakang, an ΔH hini amo an kabug-osan han mga bili han ΔH han mga lakang. Diri kinahanglan nga mahitabo ha tinuod an mga lakang; kinahanglan la nga husto sira nga kemikal nga mga ekwasyon nga hibaro an mga enthalpy. Hito nga kagawasan an naghimo nga mapuslanon an balaod para ha mga reaksyon nga diri mo mapadagan nga limpyo ha calorimeter.

Tulo nga lagda ha pag-usab han thermochemical nga mga ekwasyon

An kada lagda sumusunod tikang ha kamatuoran nga an ΔH usa nga extensive nga state function. An pagbaliskad hin proseso nagbabalik han sistema ngadto ha sinugdan nga state, salit an pagbag-o han enthalpy angay pariho kundi kabaliktaran. An pagdoble han kadamo han reaksyon nagdodoble han enerhiya nga nahibabagan.

Antes magsanib hin bisan ano, isulat an tinutumbok nga ekwasyon ha ibabaw han imo buhat. Unya pangitaa, ha mga hatag nga ekwasyon, an kada substansya nga makita makausa la. An posisyon ngan koepisyente hini nagsasabot kun kinahanglan ba nga baliskaron an ito nga ekwasyon ngan hin ano nga factor ito imultiplikar.

• Baliska an ekwasyon ngan usbaga an timaan han ΔH hini.
• Imultiplikar an ekwasyon pinaagi hin factor ngan imultiplikar an ΔH hini ha pariho nga factor. Gintutugot an mga bahin sugad han ½.
• Dugangi an mga ekwasyon ngan dugangi an ira mga bili han ΔH. An mga species nga makita ha duha nga sapit han kabug-osan nagkakansela, kundi kun nag-uuyon la an ira mga pisikal nga state.

Halimbawa nga gin-solbar: pagbaliskad ngan pagdugang han duha nga ekwasyon

Pangitaa an ΔH° para ha pag-convert han graphite ngadto ha diamond, C(graphite) → C(diamond). An direkta nga pag-convert nagkikinahanglan hin sobra nga presyon ngan diri puyde padagan ha calorimeter, kundi nasusunog an duha nga porma han carbon. Gamita an (1) C(graphite) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH° = −393.51 kJ, ngan (2) C(diamond) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH° = −395.40 kJ. An syahan nga bili tikang ha OpenStax Chemistry 2e Appendix G; an ikaduha gin-kuwenta tikang ha pariho nga table.

An graphite usa nga reactant ha (1) ngan ha tinutumbok, salit ipabilin an (1). An diamond usa nga reactant ha (2) kundi usa nga produkto ha tinutumbok, salit baliska an (2): CO₂(g) → C(diamond) + O₂(g), ΔH° = +395.40 kJ. Kun ginsasanib an duha, an O₂ ngan CO₂ makita makausa ha kada sapit ngan nagkakansela, nga nagbibilin han eksakto nga tinutumbok. ΔH° = −393.51 kJ + 395.40 kJ = +1.89 kJ.

Hubara an tubag. An positibo nga timaan nagkahulogan nga an diamond gutiay nga mas taas an enthalpy kay ha graphite, nga nag-uuyon nga an graphite, dire an diamond, amo an reference nga porma han carbon. An gutiay nga numero usa nga pahinumdom nga an pagkuha hin duha nga dako, hapit pariho nga mga bili nagpapadako han ira pagkadire-sigurado.

Halimbawa nga gin-solbar: tulo nga ekwasyon ngan cross-check

Pangitaa an ΔH° para ha hydrogenation nga C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g) tikang ha datos han pagsunog. Gamita an (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; ngan (3) C₂H₆(g) + 7/2 O₂(g) → 2 CO₂(g) + 3 H₂O(l), ΔH° = −1560.5 kJ. Ini nga mga bili han pagsunog gin-kuwenta tikang ha datos han pormasyon ha Appendix G basi mahimo mo ito mareproduce.

An C₂H₄ ngan H₂ mga reactant ha tinutumbok ngan ha mga ekwasyon (1) ngan (2), salit ipabilin ito sugad han gin-sulat. An C₂H₆ usa nga produkto ha tinutumbok kundi usa nga reactant ha (3), salit baliska an (3) ngan usbaga an timaan hini ngadto ha +1560.5 kJ. Karon i-tally: an oxygen 3 + ½ = 7/2 O₂ ha wala ngan 7/2 O₂ ha too; an carbon dioxide 2 ha kada sapit; an tubig 2 + 1 = 3 ha too ngan 3 ha wala. An ngatanan nagkakansela gawas han tinutumbok. ΔH° = −1411.1 − 285.83 + 1560.5 = −136.4 kJ, gin-report hasta usa nga desimal nga lugar tungod kay an pinakadire-tukma nga mga bili may usa.

Cross-check pinaagi han mga enthalpy han pormasyon: an ΔH°f han C₂H₆(g) −84.0 kJ/mol ngan han C₂H₄(g) +52.4 kJ/mol, ngan an H₂(g) sero, salit ΔH° = −84.0 − 52.4 = −136.4 kJ. Duha nga lain-lain nga dalan naghahatag han pariho nga tubag, nga amo gud an gina-garantiya han state function.

Standard nga mga enthalpy han pormasyon ngan reference nga mga state

An standard nga enthalpy han pormasyon, ΔH°f, amo an pagbag-o han enthalpy kun an usa nga mole han compound nahihimo tikang ha mga elemento hini, an kada usa ha iya reference nga porma, ha standard nga mga kondisyon. An reference nga porma amo an pinakamatibay nga porma gawas ha pira nga ra-ra nga eksepsyon: an phosphorus naggagamit han puti nga P₄(s), nga ginlilista ha Appendix G ha sero. Ginpapasabot han IUPAC an standard nga presyon nga 1 bar; damo nga table naggagamit gihapon hin 1 atm, ngan gutiay lang an kalainan para ha kadam-an nga buhat ha enthalpy. An mga bili ha table kasagaran gihahatag ha 298.15 K.

An equation han pormasyon kanunay naghihimo hin eksakto nga usa nga mole han produkto, salit normal an mga koepisyente nga bahin: ½ N₂(g) + 3/2 H₂(g) → NH₃(g), ΔH°f = −45.9 kJ/mol. Para ha elemento nga ha reference nga porma na, sugad han O₂(g), H₂(g), graphite, o likido nga bromine, an ΔH°f sero sumala ha depinisyon. An iba nga porma han elemento diri sero: ginlilista han Appendix G an diamond ha +1.89 kJ/mol kumpara ha graphite.

Pagkuwenta han ΔH°rxn tikang ha datos han pormasyon

An bisan ano nga reaksyon puyde hunahunaon sugad hin duha nga lakang: bungkaga an mga reactant ngadto ha ira mga elemento, unya tukura an mga produkto tikang hito nga mga elemento. An syahan nga lakang amo an kabaliktaran han mga reaksyon han pormasyon han mga reactant ngan an ikaduha amo an mga reaksyon han pormasyon han mga produkto. Nagbibigay ini han pormula nga ΔH°rxn = Σ n ΔH°f(mga produkto) − Σ m ΔH°f(mga reactant), kun diin an n ngan m amo an mga koepisyente ha balanse nga ekwasyon.

Halimbawa nga gin-solbar. Pangitaa an ΔH° para ha 2 N₂H₄(l) + N₂O₄(g) → 3 N₂(g) + 4 H₂O(g), usa nga reaksyon han hydrazine nga sugad han gingagamit ha iba nga rocket engine. Tikang ha Appendix G: N₂H₄(l) +50.63 kJ/mol, N₂O₄(g) +11.1 kJ/mol, H₂O(g) −241.82 kJ/mol, ngan N₂(g) 0. Mga produkto: 3(0) + 4(−241.82) = −967.28 kJ. Mga reactant: 2(50.63) + 11.1 = 112.36 kJ. ΔH° = −967.28 − 112.36 = −1079.6 kJ, gin-report hasta usa nga desimal nga lugar tungod kay an 11.1 may usa. Amo ito an −539.8 kJ kada mole han hydrazine.

Mahinungdanon an state han tubig. Kun an ekwasyon naghimo hin likido nga tubig, gamit an −285.83 kJ/mol, an tubag magigin −1255.7 kJ. An kalainan amo an upat ka beses han enthalpy nga nagawas kun an usa nga mole han alisngaw han tubig nagku-condense.

Mga sayop nga nagbubuko hin kuwenta han balaod ni Hess

Kadam-an han sayop hini nga mga problema sayop ha pagrekord, ngan an gin-sulat nga tally han kada species nakakadakop hin hapit ngatanan. Kun an pagkansela diri nagpaparami han eksakto nga tinutumbok, may ekwasyon nga nabaliskad o na-scale nga sayop.

An ikaduha nga pagsusi amo an pagtantya han timaan. An mga pagsunog ngan an pormasyon han kadam-an nga matibay nga mga compound exothermic, salit an positibo nga tubag para ha pagsunog hin sungo nagtutudlok hin baliskad nga lakang.

• Pagbaliskad hin ekwasyon nga waray pagbag-o han timaan han ΔH hini.
• Pagmultiplikar hin ekwasyon ha 2 o ½ kundi nagbibilin han ΔH hini nga waray balhin.
• Pagkuha ha sayop nga han-ay: an pormula amo an mga produkto minus an mga reactant.
• Pagkalimot han mga koepisyente kun nagdudugang han mga enthalpy han pormasyon.
• Paggamit han ΔH°f para ha sayop nga state, sugad han H₂O(g) kun an ekwasyon may H₂O(l).
• Paghatag ha elemento ha reference nga porma hin ΔH°f nga diri sero, o paghatag ha compound hin sero.