ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ່ສົນທະນາກ່ຽວກັບກົດໝາຍຂອງເຮສ

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ່ສົນທະນາກ່ຽວກັບກົດໝາຍຂອງເຮສ

Pendahuluan

ກົດເກນຂອງເຮສ, ຕັ້ງຊື່ຕາມນັກເຄມີສາດຊາວຣັດເຊຍ ເຈີເມນ ເຮສ, ແມ່ນໜຶ່ງໃນຫຼັກການພື້ນຖານຂອງເທີໂມໄດນາມິກທາງເຄມີທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບພະລັງງານຂອງປະຕິກິລິຍາເຄມີ. ກົດເກນນີ້ລະບຸວ່າປະລິມານຄວາມຮ້ອນທັງໝົດ (ພະລັງງານ) ທີ່ຜະລິດ ຫຼື ດູດຊຶມໃນປະຕິກິລິຍາເຄມີບໍ່ໄດ້ຂຶ້ນກັບເສັ້ນທາງທີ່ນຳໃຊ້ ແຕ່ຂຶ້ນກັບເງື່ອນໄຂເບື້ອງຕົ້ນ ແລະ ສຸດທ້າຍຂອງລະບົບເທົ່ານັ້ນ. ຫຼັກການພື້ນຖານນີ້ມີປະໂຫຍດຫຼາຍໃນການຄິດໄລ່ການປ່ຽນແປງເອນທາລປີ (ΔH) ຂອງປະຕິກິລິຍາທີ່ຍາກທີ່ຈະວັດແທກໂດຍກົງ.

ກົດເກນຂອງເຮສມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍເພາະມັນຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາສາມາດໃຊ້ຄ່າມາດຕະຖານຂອງການສ້າງ ຫຼື ການປ່ຽນແປງຄ່າມາດຕະຖານຂອງປະຕິກິລິຍາທີ່ຮູ້ຈັກອື່ນເພື່ອຊອກຫາການປ່ຽນແປງຄ່າມາດຕະຖານຂອງປະຕິກິລິຍາເປົ້າໝາຍທີ່ບໍ່ສາມາດວັດແທກໄດ້ງ່າຍ. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະພິຈາລະນາບັນຫາຕົວຢ່າງຫຼາຍໆຢ່າງ ແລະ ປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບການນຳໃຊ້ກົດເກນຂອງເຮສ.

ທິດສະດີພື້ນຖານ

ກົດໝາຍຂອງເຮສສາມາດສ້າງໄດ້ໃນຮູບແບບຄະນິດສາດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

ຖ້າປະຕິກິລິຍາເຄມີສາມາດສະແດງອອກໄດ້ໃນຫຼາຍໄລຍະ, ການປ່ຽນແປງຂອງເອນທາລປີທັງໝົດ (ΔH_total) ແມ່ນຜົນລວມຂອງການປ່ຽນແປງຂອງເອນທາລປີ (ΔH) ຂອງແຕ່ລະໄລຍະ. ໃນທາງຄະນິດສາດ, ມັນມີສູດເປັນ:

ΔH_total = Σ ΔH_stage

ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າທ່ານສາມາດຊອກຫາ enthalpy ຂອງປະຕິກິລິຍາໄດ້ດັ່ງນີ້:

“ `
ປະຕິກິລິຍາ A → ຜະລິດຕະພັນ
|
ΔH1
ປະຕິກິລິຍາ B → ຜະລິດຕະພັນ
|
ΔH2

ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ΔH_total (A → ຜົນຄູນ) = ΔH1 + ΔH2
“ `

ກ່ອນທີ່ຈະເຂົ້າໄປໃນຄຳຖາມຕົວຢ່າງ, ມີຫຼາຍຄຳສັບທີ່ຈຳເປັນຕ້ອງເຂົ້າໃຈ:

1. ເອນທາລປີ (H): ການວັດແທກພະລັງງານທັງໝົດຂອງລະບົບພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນຄົງທີ່.
2. ΔH (ການປ່ຽນແປງຂອງເອນທາລປີ): ການປ່ຽນແປງຂອງເອນທາລປີລະຫວ່າງສານຕັ້ງຕົ້ນ ແລະ ຜະລິດຕະພັນ.
3. ເອນທາລປີມາດຕະຖານຂອງການກໍ່ຕົວ (ΔHf°): ການປ່ຽນແປງຂອງເອນທາລປີເມື່ອໂມລໜຶ່ງຂອງສານປະກອບຖືກສ້າງຂຶ້ນຈາກທາດຕ່າງໆໃນສະຖານະມາດຕະຖານ.

Contoh Soal ແລະ Pembahasan

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 1: ການນຳໃຊ້ Enthalpy ຂອງການສ້າງຕັ້ງ

ຄຳຖາມ:
ຄິດໄລ່ຄ່າ enthalpy ຂອງປະຕິກິລິຍາສຳລັບການເຜົາໄໝ້ມີເທນ (CH₄) ໂດຍອີງໃສ່ຂໍ້ມູນການປ່ຽນແປງການສ້າງຕັ້ງຂອງ enthalpy ມາດຕະຖານຕໍ່ໄປນີ້:
– 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 (ເພາະວ່າອາຍແກັສອົກຊີເຈນໃນສະພາບມາດຕະຖານຂອງມັນມີ enthalpy ຂອງການສ້າງເປັນ 0)

ປະຕິກິລິຍາການເຜົາໄໝ້ມີເທນ:
CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)

ເປບບາຮາຊານ:

1. ຂຽນປະຕິກິລິຍາທົ່ວໄປ ແລະ ເອນທາລປີຂອງການສ້າງຕັ້ງ:

\[
ΔH_{ປະຕິກິລິຍາ} = ∑ΔH_{ຜະລິດຕະພັນ} – ∑ΔH_{ສານຕັ້ງຕົ້ນປະຕິກິລິຍາ}
\]

2. ແທນຄ່າ enthalpy ມາດຕະຖານຂອງຄ່າການສ້າງເຂົ້າໃນສົມຜົນ:

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

3. ແທນຄ່າທີ່ຮູ້ຈັກ:

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

4. ການຄິດໄລ່ລະອຽດ:

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

ດັ່ງນັ້ນ, ການປ່ຽນແປງຂອງເອນທາລປີສຳລັບປະຕິກິລິຍາການເຜົາໄໝ້ຂອງມີເທນແມ່ນ -890.3 kJ/mol. ຄ່າລົບຊີ້ບອກວ່າປະຕິກິລິຍາແມ່ນການປ່ອຍຄວາມຮ້ອນ (ພະລັງງານປ່ອຍ).

ຕົວຢ່າງບັນຫາທີ 2: ການໃຊ້ປະຕິກິລິຍາທີ່ໄດ້ມາ

ຄຳຖາມ:
ຄິດໄລ່ຄ່າ enthalpy ຂອງປະຕິກິລິຍາສຳລັບປະຕິກິລິຍາຕໍ່ໄປນີ້:
N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)

ໃຫ້ສາມປະຕິກິລິຍາ ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງເອນທາລປີດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
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 kJ

ເປບບາຮາຊານ:

1. ອະທິບາຍປະຕິກິລິຍາໃນຮູບແບບເສັ້ນຊື່ທີ່ສາມາດຈັດລຽງໃໝ່ໄດ້:

ປະຕິກິລິຍາເປົ້າໝາຍ:
N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)

ພວກເຮົາຈຳເປັນຕ້ອງປັບປ່ຽນປະຕິກິລິຍາທີ່ກຳນົດໃຫ້ເພື່ອຕອບສະໜອງປະຕິກິລິຍາເປົ້າໝາຍ.

2. ການວິເຄາະປະຕິກິລິຍາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ NH₃:

ປະຕິກິລິຍາທີ 2 ປະກອບດ້ວຍ NH₃, ແຕ່ປະຕິກິລິຍາແມ່ນເພື່ອແຍກ NH₃ ອອກເປັນ NO ແລະ H₂O. ດັ່ງນັ້ນ, ໃຫ້ປີ້ນປະຕິກິລິຍານີ້:

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

3. ຕໍ່ໄປ, ພວກເຮົາຈໍາເປັນຕ້ອງກໍາຈັດ O₂(g):

ສຳລັບສິ່ງນີ້, ພວກເຮົາໃຊ້ປະຕິກິລິຍາ (1):

N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g), ΔH = 180 kJ

ແທນທີ່ຈະ, ພວກເຮົາຕ້ອງການໃຫ້ 2NO ຖືກສ້າງຂຶ້ນ. ປະຕິກິລິຍານີ້ຍັງຄົງຄືເກົ່າ.

4. ຄິດໄລ່ຄ່າ enthalpy ສຳລັບ H₂O(g):

ບວກປະຕິກິລິຍາປີ້ນກັບກັນ (3) ສາມເທື່ອໃສ່ໃນສົມຜົນ:

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

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

5. ລວມ ແລະ ດຸ່ນດ່ຽງສົມຜົນ:

\[
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 kJ
\]

ເມື່ອລວມປະຕິກິລິຍາເຫຼົ່ານີ້, ພວກເຮົາສາມາດບໍ່ສົນໃຈອົງປະກອບທີ່ປາກົດຢູ່ທັງສອງດ້ານ ແລະ ຄິດໄລ່ຄ່າ enthalpy ທັງໝົດ.

6. ຄິດໄລ່ຄ່າ enthalpy ທັງໝົດ:

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

ເອນທາລປີທັງໝົດ:
\[
ΔH_{ທັງໝົດ} = 180 + 904 + 726 = 1810 kJ/mol
\]

ດັ່ງນັ້ນ, ΔH ສຳລັບປະຕິກິລິຍາ N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g) ແມ່ນ +1810kJ. ເນື່ອງຈາກພວກເຮົາຕ້ອງການໃຫ້ enthalpy ຖືກປ່ອຍອອກມາ (exothermic) ພວກເຮົາຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ຄ່າຂອງຜະລິດຕະພັນເປັນລົບ:

\[
ΔH_ທັງໝົດ = -46 kJ/mol
\]

Penutup

ບົດຄວາມນີ້ຈະສົນທະນາກ່ຽວກັບບັນຫາຕົວຢ່າງທີ່ນຳໃຊ້ກົດໝາຍຂອງເຮສເພື່ອຄິດໄລ່ການປ່ຽນແປງຂອງເອນທາລປີຂອງປະຕິກິລິຍາ. ໂດຍການເຂົ້າໃຈພື້ນຖານທາງທິດສະດີ ແລະ ການນຳໃຊ້ຂັ້ນຕອນຕ່າງໆໃນບັນຫາຕົວຢ່າງ, ຫວັງວ່າຜູ້ອ່ານຈະເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດນີ້ໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນ ແລະ ສາມາດນຳໃຊ້ມັນກັບສະຖານະການຕ່າງໆທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຄິດໄລ່ທາງເທີໂມເຄມີ. ກົດໝາຍຂອງເຮສບໍ່ພຽງແຕ່ມີຄວາມສຳຄັນໃນເຄມີສາດທາງວິຊາການເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເປັນປະໂຫຍດໃນການຄົ້ນຄວ້າເຄມີອຸດສາຫະກຳ ແລະ ການນຳໃຊ້ອື່ນໆໃນວິທະຍາສາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີ.