“` işarələmə
Hess Qanunu: Kimyəvi Reaksiyalarda Enerjinin Qorunması Qanununun Əhəmiyyəti
Penqantar
Kimya yalnız rəng dəyişiklikləri, formalar və sınaq borularındakı heyrətamiz reaksiyalarla bağlı deyil. Hər bir kimyəvi reaksiyanın arxasında maddə və enerjinin davranışını tənzimləyən fundamental prinsiplər dayanır. Bu fundamental prinsiplərdən biri də kimyəvi reaksiyalar zamanı enerjinin necə iştirak etdiyini və ötürüldüyünü anlamaqda mühüm rol oynayan Hess qanunudur.
Hess qanununun tərifi
Rus kimyaçısı Germain Anri Hessin adını daşıyan Hess qanunu termokimyanın əsas sütunlarından biridir. Bu qanun, kimyəvi reaksiya zamanı ümumi entalpiya dəyişikliyinin, yolundan və ya atılan addımlardan asılı olmayaraq eyni olduğunu bildirir. Başqa sözlə, ilkin reaksiya və son məhsullar eyni qalarsa, tələb olunan və ya buraxılan ümumi enerji miqdarı sabit qalacaq.
Riyazi olaraq, Hess qanunu aşağıdakı kimi izah edilə bilər:
\[ \Delta H_{cəmi} = \Delta H_1 + \Delta H_2 + \Delta H_3 + \ldots + \Delta H_n \]
burada \(\Delta H\) hər reaksiya mərhələsindəki entalpiya dəyişikliyidir.
Hess Qanununun Əsas Prinsipləri
Hess qanunu əslində enerjinin qorunması qanununun kimyaya tətbiqidir. Enerjinin qorunması qanununa görə, enerji nə yaradıla, nə də məhv edilə bilər - o, yalnız bir formadan digərinə dəyişə bilər. Kimyəvi reaksiyalar kontekstində bu enerji adətən sistemdə saxlanılan ümumi enerjini ölçən entalpiya (H) şəklində ifadə olunur.
Əgər kimyəvi reaksiya birbaşa reaksiyadan fərqli olan bir neçə kiçik mərhələyə bölünə bilərsə, onda ümumi entalpiya dəyişikliyini əldə etmək üçün bu kiçik mərhələlərin hər birinin entalpiya dəyişikliklərini cəmləyə bilərik. Bu o deməkdir ki, mürəkkəb reaksiyanın ümumi entalpiyasını onu təşkil edən daha sadə reaksiyaların entalpiyalarını çıxmaqla hesablaya bilərik.
Hess qanununun tətbiqi
Hess Qanununun kimyanın müxtəlif sahələrində bir çox praktik tətbiqi var, bunlardan bəziləri aşağıdakılardır:
1. Reaksiya Entalpiyasının Hesablanması
Entalpiya dəyişikliyini birbaşa ölçməyin çətin olduğu bir reaksiya ilə qarşılaşdıqda, Hess qanunu bizə reaksiyanı daha sadə mərhələlərə bölməyə imkan verir ki, bu mərhələlərin entalpiya dəyişiklikləri daha asan ölçülə və ya mövcud termokimyəvi məlumatlardan məlum ola bilər.
Misal: Tutaq ki, reaksiya üçün entalpiya dəyişikliyini (\(\Delta H\)) təyin etmək istəyirik:
\[ C(s) + 1/2 \, O_2(g) \rightarrow CO(g) \]
Bu reaksiyanı aşağıdakılara ayıra bilərik:
\[ C(s) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \quad (\Delta H = -393.5 \; \text{kJ/mol}) \]
\[ CO_2(g) \rightarrow CO(g) + 1/2 \, O_2(g) \quad (\Delta H = +283.0 \; \text{kJ/mol}) \]
Hess qanunundan istifadə edərək, ümumi entalpiya dəyişikliyi aşağıdakı kimidir:
\[ \Delta H = -393.5 \; \text{kJ/mol} + 283.0 \; \text{kJ/mol} = -110.5 \; \text{kJ/mol} \]
2. Bağlantı Enerjisinin Təyin Edilməsi
Hess qanunu həmçinin birbaşa ölçülə bilməyən rabitə enerjilərini təyin etmək üçün də tez-tez istifadə olunur. Məlum reaksiyalardan əldə edilən entalpiya məlumatlarından və müxtəlif fərziyyələrdən və ya digər kalibrləmə metodlarından istifadə etməklə elm adamları kimyəvi rabitələrin qırılmasında və əmələ gəlməsində iştirak edən enerjiləri qiymətləndirə bilərlər.
3. Məhlulların Termodinamikasının Tədqiqi
Əczaçılıq və analitik kimyada Hess qanunu maddələrin həll olmasını (həll olunmasını) və aqreqasiyasını (bağlanmasını) anlamağa kömək edir. Məsələn, müxtəlif həlledicilərdə həll olan dərmanın entropiyasını (ΔS) və entalpiyasını (ΔH) fərqləndirməyə kömək edir.
Tarix və İnkişaf
Hess qanunu ilk dəfə 1840-cı ildə Germain Anri Hess tərəfindən ifadə edilmişdir. O dövrdə Hess müşahidə etmişdir ki, sabit təzyiqdə kimyəvi reaksiya zamanı ayrılan və ya udulan istiliyin, reaksiyanın birbaşa və ya bir sıra mərhələlərlə baş verməsindən asılı olmayaraq eynidir.
Onun kəşfi termokimyanın öyrənilməsində, o cümlədən kəmiyyətin sistemin bu vəziyyətə necə çatmasından deyil, yalnız ilkin və son vəziyyətlərdən asılı olduğu hal funksiyaları kimi digər vacib anlayışların öyrənilməsində daha da inkişafa yol açdı.
Hess qanununun istifadəsinin ədədi nümunəsi
Hess Qanununun tətbiqinə konkret bir nümunə olaraq, metanın karbon qazına və suya yanmasından entalpiya dəyişikliyini hesablayacağıq:
\[ CH_4(g) + 2 \, O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2 \, H_2O(g) \]
Mərhələlər aşağıdakılardır:
1. Metanın karbon qazına və suya yanması:
\[ CH_4(g) + 2 \, O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2 \, H_2O(g) \quad (\Delta H_{reaksiyası?}) \]
2. Biz bilirik:
\[ CH_4(g) + 2 \, O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2 \, H_2O(l) \quad (\Delta H = -890.3 \; \text{kJ/mol}) \]
Sonra:
\[ H_2O(l) \rightarrow H_2O(g) \quad (\Delta H_{vap} = +44.0 \; \text{kJ/mol}) \]
Hess qanunundan istifadə edərək:
\[ \Delta H = -890.3 \; \mətn{kJ/mol} + 2 \cdot 44.0 \; \mətn{kJ/mol} = -802.3 \; \mətn{kJ/mol} \]
Beləliklə, müxtəlif reaksiya şəraitində metanın karbon qazına və suya yanması zamanı entalpiya dəyişikliyi Hess qanunundan istifadə etməklə asanlıqla hesablana bilər.
Nəticə
Hess Qanunu kimyəvi reaksiyalarda enerjinin qorunmasına dərindən nəzər salır və kimyaçı alimlərə və praktikantlara müxtəlif reaksiyaların termokimyəvi davranışını anlamağa və proqnozlaşdırmağa kömək edir. Hess Qanununun prinsiplərinin köməyi ilə mikroskopik səviyyədə baş verən enerji çevrilmələri yüksək dəqiqliklə hesablana və təhlil edilə bilər ki, bu da kimya, fizika və material texnologiyasının müxtəlif sahələrində daha da inkişafa imkan verir.
Hess Qanununu yaxşı başa düşməklə, təkcə kimyaçılar deyil, həm də müxtəlif sahələrdən olan tədqiqatçılar kimyəvi sintezdən enerji texnologiyasındakı innovasiyalara qədər müxtəlif praktik tətbiqlər üçün kimyəvi reaksiyaları araşdıra və manipulyasiya edə bilərlər.
""
Bu məqalədə Hess qanununun termokimyada tərifi, əsas prinsipləri, praktik tətbiqləri, tarixi və konkret nümunələri ümumiləşdirilir. Ümid edirik ki, bu, kimyada bu vacib anlayışı başa düşməyinizə və tətbiq etməyinizə kömək edəcək.
