ಹೆಸ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುವ ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು

ಹೆಸ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುವ ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು

ಪೆಂಡಾಹುಲುವಾನ್

ರಷ್ಯಾದ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಜರ್ಮೈನ್ ಹೆನ್ರಿ ಹೆಸ್ ಅವರ ಹೆಸರಿಡಲಾದ ಹೆಸ್ ನಿಯಮವು ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಶಕ್ತಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಮೂಲಭೂತ ತತ್ವಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಅಥವಾ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಒಟ್ಟು ಶಾಖದ (ಶಕ್ತಿ) ಪ್ರಮಾಣವು ತೆಗೆದುಕೊಂಡ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆರಂಭಿಕ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಮೇಲೆ ಮಾತ್ರ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಈ ನಿಯಮ ಹೇಳುತ್ತದೆ. ನೇರವಾಗಿ ಅಳೆಯಲು ಕಷ್ಟಕರವಾದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು (ΔH) ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ಈ ಮೂಲ ತತ್ವವು ತುಂಬಾ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ.

ಹೆಸ್ ನಿಯಮವು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ರಚನೆಯ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಅಥವಾ ಮತ್ತೊಂದು ತಿಳಿದಿರುವ ಕ್ರಿಯೆಯ ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸುಲಭವಾಗಿ ಅಳೆಯಲಾಗದ ಗುರಿ ಕ್ರಿಯೆಯ ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ನಮಗೆ ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಹಲವಾರು ಉದಾಹರಣೆ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ನೋಡುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಹೆಸ್ ನಿಯಮದ ಅನ್ವಯವನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುತ್ತೇವೆ.

ಮೂಲ ಸಿದ್ಧಾಂತ

ಹೆಸ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಗಣಿತದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ರೂಪಿಸಬಹುದು:

ಒಂದು ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಹಲವಾರು ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದಾದರೆ, ಒಟ್ಟು ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆ (ΔH_total) ಪ್ರತಿ ಹಂತದ ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳ (ΔH) ಮೊತ್ತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಗಣಿತದ ಪ್ರಕಾರ, ಇದನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ:

ΔH_total = Σ ΔH_ಹಂತ

ಇದರರ್ಥ ನೀವು ಈ ರೀತಿಯ ಕ್ರಿಯೆಯ ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು:

""
ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ A → ಉತ್ಪನ್ನ
|
ΔH1
ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಬಿ → ಉತ್ಪನ್ನ
|
ΔH2

ನಂತರ, ΔH_total (A → ಉತ್ಪನ್ನ) = ΔH1 + ΔH2
""

ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿಗೆ ಹೋಗುವ ಮೊದಲು, ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬೇಕಾದ ಹಲವಾರು ಪದಗಳಿವೆ:

1. ಎಂಥಾಲ್ಪಿ (H): ಸ್ಥಿರ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿರುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿಯ ಅಳತೆ.
2. ΔH (ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆ): ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ನಡುವಿನ ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆ.
3. ಪ್ರಮಾಣಿತ ರಚನೆಯ ಎಂಥಾಲ್ಪಿ (ΔHf°): ಪ್ರಮಾಣಿತ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಅದರ ಅಂಶಗಳಿಂದ ಸಂಯುಕ್ತದ ಒಂದು ಮೋಲ್ ರೂಪುಗೊಂಡಾಗ ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆ.

ಮಾದರಿ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು ಮತ್ತು ಚರ್ಚೆ

ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 1: ರಚನೆಯ ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯ ಬಳಕೆ

ಪ್ರಶ್ನೆ:
ಈ ಕೆಳಗಿನ ಪ್ರಮಾಣಿತ ರಚನಾ ದತ್ತಾಂಶದ ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಮೀಥೇನ್ (CH₄) ದಹನಕ್ಕಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ:
– ΔHf° (CO₂(g)) = -393.5 kJ/mol
– ΔHf° (H₂O(l)) = -285.8 kJ/mol
– ΔHf° (CH₄(g)) = -74.8 kJ/mol
– ΔHf° (O₂(g)) = 0 kJ/mol (ಏಕೆಂದರೆ ಅದರ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕ ಅನಿಲವು 0 ರ ರಚನೆಯ ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ)

ಮೀಥೇನ್ ದಹನ ಕ್ರಿಯೆ:
CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)

ಚರ್ಚೆ:

1. ರಚನೆಯ ಸಾಮಾನ್ಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಮತ್ತು ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯನ್ನು ಬರೆಯಿರಿ:

\[
ΔH_{ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ} = ∑ΔH_{ಉತ್ಪನ್ನ} – ∑ΔH_{ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿ}
\]

2. ರಚನೆಯ ಮೌಲ್ಯಗಳ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯನ್ನು ಸಮೀಕರಣಕ್ಕೆ ಬದಲಿಸಿ:

\[
ΔH_{ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ} = [ΔHf° (CO₂) + 2 ΔHf° (H₂O)] – [ΔHf°(CH₄) + 2 ΔHf°(O₂)]
\]

3. ತಿಳಿದಿರುವ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಬದಲಿಸಿ:

\[
ΔH_{ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ} = [(-393.5) + 2 (-285.8)] – [(-74.8) + 2 (0)]
\]

4. ವಿವರವಾದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು:

\[
ΔH_{ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ} = [-393.5 + (-571.6)] – [-74.8 + 0]
\]
\[
ΔH_{ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ} = -965.1 + 74.8
\]
\[
ΔH_{ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ} = -890.3 kJ/ಮೋಲ್
\]

ಆದ್ದರಿಂದ, ಮೀಥೇನ್‌ನ ದಹನ ಕ್ರಿಯೆಯ ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆ -890.3 kJ/mol ಆಗಿದೆ. ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯವು ಕ್ರಿಯೆಯು ಬಹಿಷ್ಣಕ (ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವುದು) ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಉದಾಹರಣೆ ಸಮಸ್ಯೆ 2: ಪಡೆದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು

ಪ್ರಶ್ನೆ:
ಕೆಳಗಿನ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ:
N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)

ಮೂರು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ನೀಡಲಾಗಿದೆ:
1. N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g), ΔH = 180 kJ
2. 2NH₃(g) + O₂(g) → 2NO(g) + 3H₂O(g), ΔH = -904 kJ
3. H₂(g) + 1/2 O₂(g) → H₂O(g), ΔH = -242 ಕೆಜೆ

ಚರ್ಚೆ:

1. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಮರುಜೋಡಿಸಬಹುದಾದ ರೇಖೀಯ ರೂಪದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿ:

ಗುರಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ:
N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)

ಗುರಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ತಲುಪಲು ನಾವು ಕೊಟ್ಟಿರುವ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ.

2. NH₃ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ:

ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ 2 NH₃ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು NH₃ ಅನ್ನು NO ಮತ್ತು H₂O ಆಗಿ ವಿಭಜಿಸುವುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಹಿಮ್ಮುಖಗೊಳಿಸಿ:

2NO(g) + 3H₂O(g) → 2NH₃(g) + O₂(g), ΔH = +904 kJ

3. ಮುಂದೆ, ನಾವು O₂(g) ಅನ್ನು ತೊಡೆದುಹಾಕಬೇಕು:

ಇದಕ್ಕಾಗಿ ನಾವು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ (1) ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತೇವೆ:

N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g), ΔH = 180 kJ

ಬದಲಾಗಿ, ನಮಗೆ 2NO ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗಬೇಕು. ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಹಾಗೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ.

4. H₂O(g) ಗೆ ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ:

ಸಮೀಕರಣಕ್ಕೆ ಹಿಮ್ಮುಖ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ (3) ಅನ್ನು ಮೂರು ಬಾರಿ ಸೇರಿಸಿ:

3[H₂O(g) → H₂(g) + 1/2O₂(g), ΔH = +242 kJ]

ಆಗಲು:
3H₂O(g) → 3H₂(g) + 3/2 O₂(g), ΔH = +726 ಕೆಜೆ

5. ಸಮೀಕರಣಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸಿ ಮತ್ತು ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸಿ:

\[
N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g), ΔH = 180 kJ

+
2NO(g) + 3 H₂O(g) → 2NH₃(g) + O₂(g), ΔH = +904 kJ

+
3H₂O(g) → 3H₂(g) + 3/2 O₂(g), ΔH = +726 ಕೆಜೆ
\]

ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸುವಾಗ, ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ಘಟಕಗಳನ್ನು ನಾವು ನಿರ್ಲಕ್ಷಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಒಟ್ಟು ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬಹುದು.

6. ಒಟ್ಟು ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ:

\[
N₂(g) + 3 H₂O(g) – 3H₂(g) – 3/2 O₂(g) → 2NH₃(g) + O₂(g) – O₂(g) \rightarrow N₂(g) + 3H₂(g)→
\]

ಒಟ್ಟು ಎಂಥಾಲ್ಪಿ:
\[
ΔH_{ಒಟ್ಟು} = 180 + 904 + 726 = 1810 ಕೆಜೆ/ಮೋಲ್
\]

ಆದ್ದರಿಂದ, N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g) ಕ್ರಿಯೆಗೆ ΔH +1810kJ ಆಗಿದೆ. ನಾವು ಶಾಖಪ್ರವಾಹ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲು (ಬಾಹ್ಯ ಉಷ್ಣ) ಬಯಸುವುದರಿಂದ, ನಾವು ಉತ್ಪನ್ನದ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ:

\[
ΔH_{ಒಟ್ಟು} = -46 ಕೆಜೆ/ಮೋಲ್
\]

ಪೆನುಟಪ್

ಈ ಲೇಖನವು ಹೆಸ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಕ್ರಿಯೆಯ ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವ ಉದಾಹರಣೆ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಆಧಾರವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಉದಾಹರಣೆ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಲ್ಲಿನ ಹಂತಗಳನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಓದುಗರು ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸುಲಭವಾಗಿ ಗ್ರಹಿಸುತ್ತಾರೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣರಾಸಾಯನಿಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ವಿವಿಧ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಿಗೆ ಅದನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಆಶಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹೆಸ್ ನಿಯಮವು ಶೈಕ್ಷಣಿಕ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ ಕೈಗಾರಿಕಾ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ಸಂಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿನ ವಿವಿಧ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ.