Eisimpleirean de Cheistean a’ Deasbad Atharrachaidhean Enthalpy ann an Cumhaichean Coitcheann
Pendahuuan
’S e bun-bheachd bunaiteach ann an teirme-cheimigeachd atharrachadh entalpy a th’ ann a tha a’ cluich pàirt chudromach ann an diofar phròiseasan ceimigeach. San artaigil seo, bruidhnidh sinn gu mionaideach air mar a nì sinn obrachadh a-mach agus tuigse air atharrachadh entalpy fo chumhachan àbhaisteach tro ghrunn eisimpleirean de dhuilgheadasan agus deasbadan coileanta. Bidh an artaigil seo feumail do dh’ oileanaich, oileanaich colaiste, agus neach sam bith a tha ag ionnsachadh ceimigeachd gus tuigse nas fheàrr fhaighinn air a’ chuspair seo.
A’ Tuigsinn Enthalpy agus na h-Atharrachaidhean aige
Is e entalpaidh (H) lùth iomlan siostam, air a dhèanamh suas de lùth a-staigh agus an lùth co-cheangailte ri cuideam agus meud. Ann an cùis ath-bheachdan ceimigeach, bidh ùidh againn gu tric anns an atharrachadh entalpaidh (ΔH), a tha a’ nochdadh an atharrachadh lùtha iomlan rè an ath-bhualadh aig cuideam cunbhalach.
’S e an t-atharrachadh enthalpy fo chumhachan àbhaisteach (ΔH⁰) an t-atharrachadh enthalpy nuair a bhios na reactants agus na toraidhean uile nan staidean àbhaisteach, is e sin, aig cuideam de 1 atm agus teòthachd de 25°C (298 K) mar as trice.
Ceistean Eisimpleir agus Deasbad
Ceist 1: Losgadh Meatàin
Ceist: Obraich a-mach an t-atharrachadh enthalpy àbhaisteach (ΔH⁰) airson losgadh 1 mòl de meatàn (\(CH_4\)) stèidhichte air a’ cho-aontar a leanas:
\[ CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(l) \]
Tha fios air:
– ΔH⁰f \(CH_4(g)\) = -74.8 kJ/mol
– ΔH⁰f \(CO₂(g)\) = -393.5 kJ/mol
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 kJ/mol
Deasbad:
Faodar an t-atharrachadh enthalpy àbhaisteach airson ath-bhualadh ceimigeach obrachadh a-mach le bhith a’ cleachdadh lagh Hess tron fhoirmle a leanas:
[ΔH⁰ = ∑ΔH⁰f(toradh) – ∑ΔH⁰f(ath-bhualadair)]
An toiseach, comharraich an enthalpy àbhaisteach cruthachaidh airson gach stuth san ath-bhualadh:
– \( ΔH⁰f_{CH_4(g)} = -74.8 \) kJ/mol
– \( ΔH⁰f_{CO_2(g)} = -393.5 \) kJ/mol
– \( ΔH⁰f_{H_2O(l)} = -285.8 \) kJ/mol (×2 airson dà mhòl \(H_2O\))
An uairsin, obraich a-mach suim entalpaidhean cruthachaidh nan toraidhean agus nan reactants:
\[ ∑ ΔH⁰f(toradh) = [-393.5] + [2(-285.8)]
= -393.5 + (-571.6)
= -965.1 kJ/mol
\[ ∑ ΔH⁰f(reactant) = [-74.8] + [0] \]
(Tha entalpaidh àbhaisteach cruthachaidh de 0 kJ/mol aig a h-uile todhar eileamaideach san riochd bhunasach aca)
An uair sin, obraich a-mach an t-atharrachadh enthalpy àbhaisteach (ΔH⁰):
[ΔH⁰ = -965.1 – (-74.8)
= -965.1+74.8
= -890.3 kJ/mol
Mar sin, is e -890.3 kJ/mol an t-atharrachadh enthalpy àbhaisteach airson losgadh 1 mol de meatàn.
Ceist 2: Freagairt Cruthachaidh Uisge
Ceist: Obraich a-mach an t-atharrachadh enthalpy àbhaisteach (ΔH⁰) airson cruthachadh uisge bho haidridean agus ogsaidean stèidhichte air a’ cho-aontar a leanas:
\[ 2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(l) \]
Tha fios air:
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 kJ/mol
Deasbad:
Feumaidh sinn an t-atharrachadh enthalpy àbhaisteach a lorg airson ath-bhualadh bho na stuthan tòiseachaidh chun na toraidhean a tha sinn ag iarraidh. A’ cleachdadh enthalpy àbhaisteach cruthachaidh:
[ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(toradh) – ∑ ΔH⁰f(ath-bhualadair)]
Obraich a-mach entalpaidh cruthachadh thoraidhean agus ath-bhualadairean:
\[
tòisich{co-thaobhadh}
∑ ΔH⁰f(toradh) & = [2(-285.8)] \\
∑ ΔH⁰f(toradh) & = -571.6 \text{ kJ/mol}
\end{ailinich}
\]
\[
ΔH⁰f(H_2(g)) = 0 \text{ kJ/mol} \\
ΔH⁰f(O_2(g)) = 0 \text{ kJ/mol} \\
∑ ΔH⁰f(reactants) = [2(0)] + [0] = 0 \text{ kJ/mol}
\]
An uair sin, obraich a-mach an t-atharrachadh enthalpy àbhaisteach (ΔH⁰):
[ΔH⁰ = -571.6 kJ/mol]
Mar sin, is e -571.6 kJ/mol an t-atharrachadh enthalpy àbhaisteach airson cruthachadh uisge.
Ceist 3: Lobhadh dà-ogsaid naitridean
Ceist: Obraich a-mach an t-atharrachadh enthalpy àbhaisteach (ΔH⁰) airson lobhadh naitridean dà-ogsaid (\(NO_2\)) gu gas naitridean monoxide (\(NO\)) agus gas ocsaidean (O₂) stèidhichte air a’ cho-aontar a leanas:
\[ 2NO_2(g) \rightarrow 2NO(g) + O_2(g) \]
Tha fios air:
– ΔH⁰f \(NO_2(g)\) = 33.2 kJ/mol
– ΔH⁰f \(NO(g)\) = 90.3 kJ/mol
Deasbad:
Àireamhachadh coltach ris:
[ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(toradh) – ∑ ΔH⁰f(ath-bhualadair)]
Obraich a-mach entalpaidh cruthachaidh an toraidh:
\[
tòisich{co-thaobhadh}
∑ ΔH⁰f(toradh) & = [2( ΔH⁰f_{NO(g)} )] + [ ΔH⁰f_{O_2(g)}] \\
& = [2(90.3)] + [0] \\
& = 180.6 \text{ kJ/mol}
\end{ailinich}
\]
Obraich a-mach entalpaidh cruthachadh nan ath-bhualadairean:
\[
tòisich{co-thaobhadh}
∑ ΔH⁰f(reactant) & = [2( ΔH⁰f_{NO_2(g)} )] \\
& = [2(33.2)] \\
& = 66.4 \text{ kJ/mol}
\end{ailinich}
\]
Obraich a-mach an t-atharrachadh enthalpy àbhaisteach (ΔH⁰):
[ΔH⁰ = 180.6 – 66.4 = 114.2 kJ/mol]
Mar sin, is e 114.2 kJ/mol an t-atharrachadh enthalpy àbhaisteach airson lobhadh naitridean dà-ogsaid.
Co-dhùnadh
Tha obrachadh a-mach atharrachaidhean enthalpy àbhaisteach (ΔH⁰) na dhòigh-obrach deatamach ann an teirme-cheimigeachd. Le bhith a’ tuigsinn mar a chleachdas sinn enthalpaidhean àbhaisteach cruthachaidh agus mar a chuireas sinn lagh Hess an sàs, is urrainn dhuinn na h-atharrachaidhean lùtha ann an diofar ath-bheachdan ceimigeach a dhearbhadh. Tro na duilgheadasan eisimpleir gu h-àrd, thathar an dùil gum faigh luchd-leughaidh lèirsinn agus comas atharrachaidhean enthalpy obrachadh a-mach airson diofar ath-bheachdan ceimigeach. Tha an t-eòlas seo cudromach chan ann a-mhàin airson sgrùdaidhean acadaimigeach ach cuideachd airson diofar thagraidhean gnìomhachais agus rannsachadh saidheansail.
