Nimûneyên Pirsên ku Guhertinên Entalpiyê di Şert û Mercên Standard de nîqaş dikin
Pendahuluan
Guherîna entalpiyê têgeheke bingehîn e di termokîmyayê de ku di gelek pêvajoyên kîmyewî de roleke girîng dilîze. Di vê gotarê de, em ê bi rêya çend pirsgirêkên mînakî û nîqaşên berfireh bi berfirehî nîqaş bikin ka meriv çawa guherîna entalpiyê di bin şert û mercên standard de hesab dike û fêm dike. Ev gotar dê ji bo xwendekar, xwendekarên zanîngehê û her kesê ku kîmyayê dixwîne kêrhatî be da ku têgihîştineke çêtir a vê mijarê bi dest bixe.
Têgihîştina Entalpiyê û Guhertinên Wê
Entalpî (H) enerjiya tevahî ya sîstemekê ye, ku ji enerjiya navxweyî û enerjiya bi zext û qebareyê ve girêdayî pêk tê. Di rewşa reaksiyonên kîmyewî de, em pir caran bi guherîna entalpiyê (ΔH) re eleqedar dibin, ku guherîna tevahî ya enerjiyê di dema reaksiyonê de di zexta sabît de nîşan dide.
Guherîna entalpiyê di bin şert û mercên standard de (ΔH⁰) ew guherîna entalpiyê ye dema ku hemî reaktant û berhem di rewşên xwe yên standard de ne, ango di zextek 1 atm û germahiyek bi gelemperî 25°C (298 K) de.
Pirsên Nimûne û Gotûbêj
Pirsa 1: Şewitandina Metanê
Pirsyar: Guherîna entalpiya standard (ΔH⁰) ji bo şewitandina 1 mol metan (\(CH_4\)) li gorî hevkêşeya jêrîn hesab bike:
\[ CH_4(g) + 2O_2(g) \rast tîra CO_2(g) + 2H_2O(l) \]
Ew tê zanîn:
– ΔH⁰f \(CH_4(g)\) = -74.8 kJ/mol
– ΔH⁰f \(CO_2(g)\) = -393.5 kJ/mol
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 kJ/mol
Nîqaş:
Guherîna entalpiya standard ji bo reaksiyonek kîmyewî dikare bi qanûna Hess bi rêya formula jêrîn were hesibandin:
\[ \Delta H⁰ = ∑ ΔH⁰f(berhem) – ∑ ΔH⁰f(reaktant) \]
Pêşî, entalpiya standard a pêkhatinê ji bo her madeyê di reaksiyonê de destnîşan bikin:
– \( ΔH⁰f_{CH_4(g)} = -74.8 \) kJ/mol
– \( ΔH⁰f_{CO_2(g)} = -393.5 \) kJ/mol
– \( ΔH⁰f_{H_2O(l)} = -285.8 \) kJ/mol (×2 ji bo du mol \(H_2O\))
Paşan, berhevoka entalpiyên çêbûna berheman û reaktantan hesab bike:
\[ ∑ ΔH⁰f(berhem) = [-393.5] + [2(-285.8)]
= -393.5 + (-571.6)
= -965.1 kJ/mol
\[ ∑ ΔH⁰f(reaktant) = [-74.8] + [0] \]
(Hemû pêkhateyên hêmanî di forma xwe ya bingehîn de entalpiya pêkhatina standard a 0 kJ/mol heye)
Piştre, guherîna entalpiya standard (ΔH⁰) hesab bike:
\[ ΔH⁰ = -965.1 – (-74.8)
= -965.1 + 74.8
= -890.3 kJ/mol
Ji ber vê yekê, guherîna entalpiya standard ji bo şewitandina 1 mol metanê -890.3 kJ/mol e.
Pirsa 2: Reaksiyona Pêkhatina Avê
Pirsyar: Guherîna entalpiya standard (ΔH⁰) ji bo çêbûna avê ji hîdrojen û oksîjenê li gorî hevkêşeya jêrîn hesab bike:
\[ 2H_2(g) + O_2(g) \rast tîra 2H_2O(l) \]
Ew tê zanîn:
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 kJ/mol
Nîqaş:
Pêdivî ye ku em guherîna entalpiya standard ji bo reaksiyonek ji madeyên destpêkê ber bi berhemên xwestî bibînin. Bi karanîna entalpiya standard a avakirinê:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(berhem) – ∑ ΔH⁰f(reaktant) \]
Entalpiya çêbûna berhem û reaktantan hesab bike:
\[
\destpêkirin{lihevkirin}
∑ ΔH⁰f(berhem) & = [2(-285.8)] \\
∑ ΔH⁰f(berhem) & = -571.6 \text{ kJ/mol}
\end{align }
\]
\[
ΔH⁰f(H_2(g)) = 0 \text{ kJ/mol} \\
ΔH⁰f(O_2(g)) = 0 \text{ kJ/mol} \\
∑ ΔH⁰f(reaktant) = [2(0)] + [0] = 0 \text{ kJ/mol}
\]
Piştre, guherîna entalpiya standard (ΔH⁰) hesab bike:
\[ ΔH⁰ = -571.6 \text{ kJ/mol} \]
Ji ber vê yekê, guhertina entalpiya standard ji bo çêbûna avê -571.6 kJ/mol e.
Pirsa 3: Hilweşîna Nîtrojen Dîoksîtê
Pirsyar: Guherîna entalpiya standard (ΔH⁰) ji bo hilweşîna nîtrojen dîoksîtê (\(NO_2\)) bo gaza nîtrojen monoksît (\(NO\)) û gaza oksîjenê (O₂) li gorî hevkêşeya jêrîn hesab bike:
\[ 2NO_2(g) \rastarrow 2NO(g) + O_2(g) \]
Ew tê zanîn:
– ΔH⁰f \(NO_2(g)\) = 33.2 kJ/mol
– ΔH⁰f \(NO(g)\) = 90.3 kJ/mol
Nîqaş:
Hesabên wekhev:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(berhem) – ∑ ΔH⁰f(reaktant) \]
Entalpiya çêbûna berhemê hesab bike:
\[
\destpêkirin{lihevkirin}
∑ ΔH⁰f(berhem) & = [2( ΔH⁰f_{NO(g)} )] + [ ΔH⁰f_{O_2(g)}] \\
& = [2(90.3)] + [0] \\
& = 180.6 \text{ kJ/mol}
\end{align }
\]
Entalpiya çêbûna reaktantan hesab bike:
\[
\destpêkirin{lihevkirin}
∑ ΔH⁰f(reaktant) & = [2( ΔH⁰f_{NO_2(g)} )] \\
& = [2(33.2)] \\
& = 66.4 \text{ kJ/mol}
\end{align }
\]
Guherîna entalpiya standard (ΔH⁰) hesab bike:
\[ ΔH⁰ = 180.6 – 66.4 = 114.2 \text{ kJ/mol} \]
Ji ber vê yekê, guhertina entalpiya standard ji bo hilweşîna dîoksîda nîtrojenê 114.2 kJ/mol e.
Xelasî
Hesabkirina guhertinên entalpiya standard (ΔH⁰) di termokîmyayê de teknîkek girîng e. Bi têgihîştina ka meriv çawa entalpiyên standard ên avakirinê bikar tîne û qanûna Hess bicîh tîne, em dikarin guhertinên enerjiyê di reaksiyonên kîmyewî yên cûrbecûr de diyar bikin. Bi rêya pirsgirêkên mînakî yên jorîn, tê hêvî kirin ku xwendevan têgihîştin û şiyana hesabkirina guhertinên entalpiyê ji bo reaksiyonên kîmyewî yên cûrbecûr bi dest bixin. Ev zanîn ne tenê ji bo lêkolînên akademîk, lê di heman demê de ji bo serîlêdanên pîşesaziyê yên cûrbecûr û lêkolînên zanistî jî girîng e.
