“`hōʻailona
Ke Kānāwai o Hess: Ke Koʻikoʻi o ke Kānāwai o ka Mālama ʻana i ka Ikehu i nā Hana Kemika
Pengantar
ʻAʻole wale ka kemika e pili ana i nā loli kala, nā ʻano, a me nā hopena kupaianaha i loko o nā ʻōmole hoʻāʻo. Ma hope o kēlā me kēia hopena kemika aia nā loina kumu e hoʻomalu ana i ke ʻano o nā mea a me ka ikehu. ʻO kekahi o kēia mau loina kumu ʻo ke kānāwai o Hess, kahi e pāʻani ai i kahi kuleana koʻikoʻi i ka hoʻomaopopo ʻana pehea e pili ai ka ikehu a hoʻoili ʻia i ka wā o nā hopena kemika.
Ka Wehewehena o ke Kānāwai o Hess
ʻO ke Kānāwai o Hess, i kapa ʻia ma hope o ke kemika Lūkini ʻo Germain Henri Hess, ʻo ia kekahi o nā kia koʻikoʻi o ka thermochemistry. Ke ʻōlelo nei kēia kānāwai ua like ka loli enthalpy holoʻokoʻa i ka wā o kahi hopena kemika, me ka nānā ʻole i ke ala a i ʻole nā ʻanuʻu i lawe ʻia. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, inā like ka hopena mua a me nā huahana hope loa, a laila e mau ka nui o ka ikehu e pono ai a hoʻokuʻu ʻia paha.
Ma ke ʻano makemakika, hiki ke wehewehe ʻia ke kānāwai o Hess penei:
\[ \Delta H_{huina} = \Delta H_1 + \Delta H_2 + \Delta H_3 + \ldots + \Delta H_n \]
Ma kahi o \(\Delta H\) ka loli enthalpy ma kēlā me kēia ʻanuʻu hana.
Nā Kumumanaʻo Kumu o ke Kānāwai o Hess
ʻO ke Kānāwai o Hess he hoʻopili maoli ia o ke kānāwai o ka mālama ʻana i ka ikehu i ka kemika. Wahi a ke kānāwai o ka mālama ʻana i ka ikehu, ʻaʻole hiki ke hana ʻia a luku ʻia paha ka ikehu—hiki ke loli wale mai kekahi ʻano a i kekahi. I loko o ke ʻano o nā hopena kemika, hōʻike pinepine ʻia kēia ikehu ma ke ʻano o ka enthalpy (H), kahi e ana ai i ka ikehu holoʻokoʻa i mālama ʻia i loko o kahi ʻōnaehana.
Inā hiki ke hoʻonohonoho hou ʻia kahi hopena kemika i kekahi mau ʻanuʻu liʻiliʻi e ʻokoʻa ana mai ka hopena pololei, a laila hiki iā mākou ke hoʻohui i nā loli enthalpy o kēlā me kēia o kēia mau ʻanuʻu liʻiliʻi e loaʻa ai ka loli enthalpy holoʻokoʻa. ʻO ke ʻano kēia, hiki iā mākou ke helu i ka enthalpy holoʻokoʻa o kahi hopena paʻakikī ma ka unuhi ʻana i nā enthalpies o nā hopena maʻalahi e hana ana iā ia.
Ka Hoʻopili ʻana o ke Kānāwai o Hess
He nui nā hoʻohana pono o ke Kānāwai Hess ma nā ʻano kemika like ʻole, ʻo kekahi o ia mau mea:
1. Ka helu ʻana o ka Enthalpy Reaction
Ke hālāwai mākou me kahi hopena i paʻakikī ke ana pololei i ka loli enthalpy, ʻae ke Kānāwai o Hess iā mākou e wāwahi i ka hopena i nā ʻanuʻu maʻalahi, nona nā loli enthalpy hiki ke maʻalahi ke ana ʻia a ʻike ʻia paha mai ka ʻikepili thermochemical i loaʻa.
Laʻana: E ʻōlelo kākou makemake mākou e hoʻoholo i ka loli enthalpy (\(\Delta H\)) no ka hopena:
\[ C(s) + 1/2 \, O_2(g) \rightarrow CO(g) \]
Hiki iā mākou ke hoʻokaʻawale i kēia hopena i loko o:
\[ C(s) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \quad (\Delta H = -393.5 \; \text{kJ/mol}) \]
CO_2(g) CO(g) + 1/2 O_2(g) (Delta H = +283.0 kJ/mol)
Ma ka hoʻohana ʻana i ke kānāwai o Hess, ʻo ka loli enthalpy holoʻokoʻa:
\[ \Delta H = -393.5 \; \text{kJ/mol} + 283.0 \; \text{kJ/mol} = -110.5 \; \text{kJ/mol} \]
2. Ka Hoʻoholo ʻana o ka Ikehu Hoʻopaʻa
Hoʻohana pinepine ʻia ke Kānāwai o Hess e hoʻoholo i nā ikehu hoʻopaʻa i hiki ʻole ke ana pololei ʻia. Ma ka hoʻohana ʻana i ka ʻikepili enthalpy mai nā hopena i ʻike ʻia a me nā manaʻo like ʻole a i ʻole nā ʻano hoʻoponopono ʻē aʻe, hiki i nā kānaka ʻepekema ke kuhi i nā ikehu e pili ana i ka uhaki ʻana a me ke kūkulu ʻana i nā pilina kemika.
3. Ke aʻo ʻana i ka Thermodynamics o nā Solutions
I loko o nā lāʻau lapaʻau a me ke kemika analytical, kōkua ke Kānāwai o Hess i ka hoʻomaopopo ʻana i ka solubilization (dissolution) a me ka aggregation (binding) o nā mea. No ka laʻana, kōkua ia i ka hoʻokaʻawale ʻana i ka entropy (ΔS) a me ka enthalpy (ΔH) o kahi lāʻau i hoʻoheheʻe ʻia i nā solvents like ʻole.
Moʻolelo a me ka Hoʻomohala ʻana
Ua hoʻokumu mua ʻia ke Kānāwai o Hess e Germain Henri Hess i ka makahiki 1840. I kēlā manawa, ua ʻike ʻo Hess ua like ka wela i hoʻokuʻu ʻia a i ʻole i omo ʻia i loko o kahi hopena kemika ma ke kaomi mau, me ka nānā ʻole inā hana pololei ka hopena a i ʻole ma o kekahi mau ʻanuʻu.
Ua hoʻomākaukau kāna ʻike ʻana i ke ala no nā hoʻomohala hou aʻe i ke aʻo ʻana i ka thermochemistry, me nā manaʻo koʻikoʻi ʻē aʻe e like me nā hana mokuʻāina, kahi i hilinaʻi ʻole ai ka nui i ke ʻano o ka hōʻea ʻana o ka ʻōnaehana i kēlā mokuʻāina akā ma nā mokuʻāina mua a me ka hope wale nō.
Laʻana Helu o ka hoʻohana ʻana i ke kānāwai o Hess
Ma ke ʻano he laʻana paʻa o ka hoʻopili ʻana o ke Kānāwai o Hess, e helu mākou i ka loli enthalpy mai ka puhi ʻana o ka methane i ke kalapona ʻokikene a me ka wai:
ʻO CH_4(g) + 2 \, O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2 \, H_2O(g) \]
Eia nā pae:
1. Ka puhi ʻana o ka methane i loko o ke kalapona ʻokikene a me ka wai:
ʻO CH_4(g) + 2 \, O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2 \, H_2O(g) \quad (\Delta H_{reaction?}) \]
2. Ua ʻike mākou:
ʻO CH_4(g) + 2 \, O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2 \, H_2O(l) \quad (\Delta H = -890.3 \; \text{kJ/mol}) \]
A laila:
\[ H_2O(l) \rightarrow H_2O(g) \quad (\Delta H_{vap} = +44.0 \; \text{kJ/mol}) \]
Ke hoʻohana nei i ke kānāwai o Hess:
\[ \Delta H = -890.3 \; \kikokikona{kJ/mol} + 2 \cdot 44.0 \; \kikokikona{kJ/mol} = -802.3 \; \kikokikona{kJ/mol} \]
No laila, hiki ke helu maʻalahi ʻia ka loli enthalpy no ka puhi ʻana o ka methane i carbon dioxide a me ka wai ma lalo o nā kūlana hopena like ʻole me ka hoʻohana ʻana i ke Kānāwai o Hess.
Ka hopena
Hāʻawi ke Kānāwai o Hess i nā ʻike hohonu i ka mālama ʻana i ka ikehu i nā hopena kemika a kōkua i nā ʻepekema kemika a me nā mea hana e hoʻomaopopo a wānana i ke ʻano thermochemical o nā hopena like ʻole. Me ke kōkua o nā kumumanaʻo o ke Kānāwai o Hess, hiki ke helu ʻia a kālailai ʻia nā hoʻololi ikehu e hana ʻia ana ma ka pae microscopic me ka pololei kiʻekiʻe, e hiki ai ke hoʻomohala hou aʻe i nā lālā like ʻole o ke kemika, physics, a me ka ʻenehana mea.
Me ka hoʻomaopopo maikaʻi ʻana i ke Kānāwai o Hess, ʻaʻole wale nā kemika, akā ʻo nā mea noiʻi mai nā ʻano aʻo like ʻole ke ʻimi a hoʻoponopono i nā hopena kemika no nā noi hana like ʻole, mai ka synthesis kemika a i nā hana hou i ka ʻenehana ikehu.
".
Hōʻuluʻulu manaʻo kēia ʻatikala i ka wehewehe ʻana, nā loina kumu, nā noi kūpono, ka mōʻaukala, a me nā hiʻohiʻona paʻa o ke Kānāwai o Hess ma ka thermochemistry. Lana ko mākou manaʻo e kōkua kēia iā ʻoe e hoʻomaopopo a hoʻopili i kēia manaʻo koʻikoʻi i ka kemika.
