Eisimpleir de Cheist Deasbaid air Lùth Cheangail
Pendahuuan
’S e lùth ceangail bun-bheachd chudromach ann an ceimigeachd a chuidicheas sinn gus tuigse fhaighinn air an lùth a dh’fheumar gus ceangal taobh a-staigh moileciuil a bhriseadh. Gu sìmplidh, ’s e lùth ceangail an ìre lùtha a dh’fheumar gus dà dadam a tha ceangailte ri chèile ann am moileciuil a sgaradh gu bhith nan dadaman fa leth. San artaigil seo, tuigidh sinn bun-bheachd lùth ceangail tro ghrunn eisimpleirean de dhuilgheadasan agus an deasbad mun deidhinn.
Bun-bheachd Lùth nam Bannan
Tha lùth ceangail air a chur an cèill ann an cileajoules gach mol (kJ/mol), agus tha lùth ceangail eadar-dhealaichte aig gach seòrsa ceangail cheimigeach. Mar eisimpleir, tha lùth ceangail airson ceangal C-H singilte (carbon-hydrogen) eadar-dhealaichte bhon lùth ceangail airson ceangal C=O (carbon-oxygen) dùbailte.
Is e seo an co-aontar a thathas a’ cleachdadh gu cumanta airson atharrachadh enthalpy ath-bhualadh (ΔH) obrachadh a-mach a’ beachdachadh air lùths a’ cheangail:
\[
ΔH = ΔSigma D_{\text{reactants}} – ΔSigma D_{\text{products}}
\]
Far a bheil \(D_{\text{reactants}}\) agus \(D_{\text{products}}\) nan lùths ceangail a tha an sàs anns na reactants agus na toraidhean. Ann am faclan eile, suim nan lùths ceangail anns na reactants nas lugha na suim nan lùths ceangail anns na toraidhean.
Ceistean Eisimpleir agus Deasbad
Ceist 1
Tha fios againn gur e lùth ceangail cuibheasach nan ceanglaichean a leanas:
– Ceangal HH: 436 kJ/mol
– Ceangal O=O: 498 kJ/mol
– Ceangal HO: 463 kJ/mol
Obraich a-mach an t-atharrachadh enthalpy (ΔH) airson an ath-bhualadh a leanas:
\[
2H_2(g) + O_2(g) \ saighead dheas 2H_2O(g)
\]
Deasbad:
Is e a’ chiad cheum an ath-bhualadh a sgrìobhadh agus an àireamh de cheanglaichean a tha an làthair anns na reactants agus na toraidhean a chunntadh.
Airson nan ath-bhualadairean:
– Tha 2 mholacilean de \(H_2\) a’ ciallachadh gu bheil 2 cheangal HH ann
– Tha 1 moileciuil de \(O_2\) a’ ciallachadh gu bheil 1 ceangal O=O ann
Airson bathar:
– Tha 2 \(H_2O\) a’ ciallachadh 4 ceanglaichean HO
Lùth ceangail iomlan anns na reactants:
\[
2 \times \text{Lùth ceangail HH} + 1 \times \text{Lùth ceangail O=O}
\]
\[
= 2 × 436 + 1 × 498
\]
\[
= 872 + 498
\]
\[
= 1370 \text{ kJ/mol}
\]
Lùth ceangail iomlan anns an toradh:
\[
4 \times \text{Lùth ceangail HO}
\]
\[
= 4 \uaireannan 463
\]
\[
= 1852 \text{ kJ/mol}
\]
Atharrachadh entalpaidh (\(\Delta H\)):
\[
ΔH = ΔSigma D_{\text{reactants}} – ΔSigma D_{\text{products}}
\]
\[
= 1370 \text{ kJ/mol} – 1852 \text{ kJ/mol}
\]
\[
= -482 kJ/mol
\]
Mar sin, is e an t-atharrachadh enthalpy airson an ath-bhualadh \(-482\) kJ/mol.
Ceist 2
Thathar a’ gabhail ris gu bheil fios air na lùths ceangail a leanas:
– Ceangal CH: 414 kJ/mol
– Ceangal C=C: 612 kJ/mol
– Ceangal HH: 436 kJ/mol
Obraich a-mach an t-atharrachadh enthalpy (ΔH) airson an ath-bhualadh a leanas:
\[
C_2H_4(g) + H_2(g) \rightarrow C_2H_6(g)
\]
Deasbad:
Is e a’ chiad cheum an ath-bhualadh a sgrìobhadh agus an àireamh de cheanglaichean a tha an làthair anns na reactants agus na toraidhean a chunntadh.
Airson nan ath-bhualadairean:
– Tha 4 ceanglaichean CH agus 1 ceangal C=C aig 1 moileciuil de \(C_2H_4\) (eitilein)
– Tha 1 ceangal HH aig 1 moileciuil de \(H_2\)
Airson bathar:
– Tha 6 bannan CH agus 1 ceangal CC aig 1 moileciuil de \(C_2H_6\) (ethane)
Lùth ceangail iomlan anns na reactants:
\[
4 \times \text{Lùth ceangail CH} + 1 \times \text{Lùth ceangail C=C} + 1 \times \text{Lùth ceangail HH}
\]
\[
= 4 × 414 + 1 × 612 + 1 × 436
\]
\[
= 1656 + 612 + 436
\]
\[
= 2704 \text{ kJ/mol}
\]
Lùth ceangail iomlan anns an toradh:
\[
6 \times \text{lùth ceangail CH} + 1 \times \text{lùth ceangail CC}
\]
\[
= 6 × 414 + 1 × 348
\]
\[
= 2484 + 348
\]
\[
= 2832 \text{ kJ/mol}
\]
Atharrachadh entalpaidh (\(\Delta H\)):
\[
ΔH = ΔSigma D_{\text{reactants}} – ΔSigma D_{\text{products}}
\]
\[
= 2704 \text{ kJ/mol} – 2832 \text{ kJ/mol}
\]
\[
= -128 kJ/mol
\]
Mar sin, is e an t-atharrachadh enthalpy airson an ath-bhualadh \(-128\) kJ/mol.
Co-dhùnadh
Tha bun-bheachd lùth ceangail na eileamaid bhunaiteach ann a bhith a’ sgrùdadh ath-bheachdan ceimigeach agus na h-atharrachaidhean enthalpy aca. San artaigil seo, tha sinn air beachdachadh air dà eisimpleir de dhuilgheadas a tha a’ sealltainn mar a nì thu obrachadh a-mach atharrachaidhean enthalpy airson ath-bheachdan a’ cleachdadh lùth ceangail. Tha an tuigse seo deatamach ann an raon farsaing de thagraidhean ceimigeach, bho cho-chur organach gu leasachadh connaidh. Faodar tuigse nas doimhne fhaighinn tro chleachdadh cunbhalach agus sgrùdadh air diofar sheòrsaichean ath-bheachdan ceimigeach.
Cleachd na dòighean a tha air am mìneachadh san artaigil seo mar stiùireadh airson fuasgladh fhaighinn air duilgheadasan lùth ceangail san àm ri teachd, agus smaoinich air goireasan ionnsachaidh a bharrachd eile gus do eòlas air ceimigeachd lùth ceangail a dhoimhneachadh.
