Hess's Law ဆွေးနွေးမှုမေးခွန်းများ၏ ဥပမာ
Pendahuluan
ရုရှားဓာတုဗေဒပညာရှင် ဂျာမိန်း ဟင်နရီ ဟက်စ်ကို အစွဲပြု၍ အမည်ပေးထားသော Hess's Law သည် ဓာတုဓာတ်ပြုမှုများ၏ စွမ်းအင်နှင့် ဆက်စပ်သော ဓာတုသာမိုဒိုင်းနမစ်၏ အခြေခံမူများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤဥပဒေတွင် ဓာတုဓာတ်ပြုမှုတွင် ထုတ်လုပ်သော သို့မဟုတ် စုပ်ယူသော အပူ (စွမ်းအင်) စုစုပေါင်းပမာဏသည် လမ်းကြောင်းပေါ်တွင် မူတည်ခြင်းမဟုတ်ဘဲ စနစ်၏ ကနဦးနှင့် နောက်ဆုံးအခြေအနေများပေါ်တွင်သာ မူတည်သည်ဟု ဖော်ပြထားသည်။ ဤအခြေခံမူသည် တိုက်ရိုက်တိုင်းတာရန် ခက်ခဲသော ဓာတ်ပြုမှုများ၏ အန်သာပီပြောင်းလဲမှု (ΔH) ကို တွက်ချက်ရာတွင် အလွန်အသုံးဝင်ပါသည်။
Hess's Law သည် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ၎င်းသည် အလွယ်တကူတိုင်းတာ၍မရသော ပစ်မှတ်တုံ့ပြန်မှု၏ enthalpy ပြောင်းလဲမှုကိုရှာဖွေရန် စံဖွဲ့စည်းမှု enthalpy သို့မဟုတ် အခြားသိရှိထားသော ဓာတ်ပြုမှု၏ enthalpy ပြောင်းလဲမှုကို အသုံးပြုနိုင်စေသောကြောင့်ဖြစ်သည်။ ဤဆောင်းပါးတွင်၊ ဥပမာပြဿနာများစွာကို ကြည့်ရှုပြီး Hess's Law ၏ အသုံးချမှုကို ဆွေးနွေးပါမည်။
အခြေခံသီအိုရီ
Hess ၏ဥပဒေကို အောက်ပါအတိုင်း သင်္ချာပုံစံဖြင့် ဖော်မြူလာလုပ်နိုင်သည်။
ဓာတုဓာတ်ပြုမှုတစ်ခုကို အဆင့်များစွာဖြင့် ဖော်ပြနိုင်ပါက စုစုပေါင်း အင်သာပီပြောင်းလဲမှု (ΔH_total) သည် အဆင့်တစ်ခုစီ၏ အင်သာပီပြောင်းလဲမှုများ (ΔH) ၏ပေါင်းလဒ်ဖြစ်သည်။ သင်္ချာနည်းအရ ၎င်းကို အောက်ပါအတိုင်း ဖော်မြူလာပြုလုပ်ထားသည်-
ΔH_စုစုပေါင်း = Σ ΔH_အဆင့်
ဆိုလိုသည်မှာ သင်သည် ဤကဲ့သို့သော ဓာတ်ပြုမှု၏ အန်သာပီကို ရှာတွေ့နိုင်သည်-
``
တုံ့ပြန်မှု A → ထုတ်ကုန်
|
ΔH1
တုံ့ပြန်မှု B → ထုတ်ကုန်
|
ΔH2
ထို့နောက် ΔH_စုစုပေါင်း (A → မြှောက်လဒ်) = ΔH1 + ΔH2
``
ဥပမာမေးခွန်းများသို့မသွားမီ၊ နားလည်ရန်လိုအပ်သော အသုံးအနှုန်းအချို့ရှိပါသည်-
၁။ အန်သာပီ (H): စဉ်ဆက်မပြတ်ဖိအားအောက်ရှိ စနစ်တစ်ခု၏ စုစုပေါင်းစွမ်းအင်ကို တိုင်းတာခြင်း။
၂။ ΔH (အင်သာပီ ပြောင်းလဲမှု): ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများနှင့် ထုတ်ကုန်များအကြား အင်သာပီ ပြောင်းလဲမှု။
၃။ စံဖွဲ့စည်းမှုအင်သာပီ (ΔHf°): ဒြပ်ပေါင်းတစ်ခု၏ တစ်မိုလ်ကို ၎င်း၏ဒြပ်စင်များမှ စံအခြေအနေများတွင် ဖွဲ့စည်းသောအခါ အင်သာပီပြောင်းလဲမှု။
နမူနာမေးခွန်းများနှင့် ဆွေးနွေးချက်
ဥပမာမေးခွန်း ၁: ဖွဲ့စည်းမှုအင်သာပီကို အသုံးပြုခြင်း
မေးခွန်း:
အောက်ပါ စံသတ်မှတ်ထားသော ဖွဲ့စည်းမှု၏ အင်သာပီပြောင်းလဲမှုဒေတာအပေါ် အခြေခံ၍ မီသိန်း (CH₄) လောင်ကျွမ်းခြင်းအတွက် တုံ့ပြန်မှု အင်သာပီကို တွက်ချက်ပါ။
– ΔHf° (CO₂(g)) = -၃၉၃.၅ kJ/mol
– ΔHf° (H₂O(l)) = -၂၈၅.၈ kJ/mol
– ΔHf° (CH₄(g)) = -74.8 kJ/mol
– ΔHf° (O₂(g)) = 0 kJ/mol (အောက်ဆီဂျင်ဓာတ်ငွေ့သည် ၎င်း၏စံအခြေအနေတွင် ဖွဲ့စည်းမှု enthalpy 0 ရှိသောကြောင့်)
မီသိန်းလောင်ကျွမ်းမှုတုံ့ပြန်မှု-
CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)
ဆွေးနွေးချက်:
၁။ ဖွဲ့စည်းမှု၏ အထွေထွေတုံ့ပြန်မှုနှင့် အန်သာပီကို ရေးပါ။
\[
ΔH_{ဓာတ်ပြုမှု} = ∑ΔH_{ထုတ်ကုန်} – ∑ΔH_{ဓာတ်ပြုပစ္စည်း}
\]
၂။ ဖွဲ့စည်းမှုတန်ဖိုးများ၏ စံ enthalpy ကို ညီမျှခြင်းထဲသို့ အစားထိုးပါ-
\[
ΔH_{ဓာတ်ပြုမှု} = [ΔHf° (CO₂) + 2 ΔHf° (H₂O)] – [ΔHf°(CH₄) + 2 ΔHf°(O₂)]
\]
၃။ သိထားသောတန်ဖိုးများကို အစားထိုးပါ-
\[
ΔH_{တုံ့ပြန်မှု} = [(-၃၉၃.၅) + ၂ (-၂၈၅.၈)] – [(-၇၄.၈) + ၂ (၀)]
\]
၄။ အသေးစိတ်တွက်ချက်မှုများ-
\[
ΔH_{တုံ့ပြန်မှု} = [-၃၉၃.၅ + (-၅၇၁.၆)] – [-၇၄.၈ + ၀]
\]
\[
ΔH_{တုံ့ပြန်မှု} = -၉၆၅.၁ + ၇၄.၈
\]
\[
ΔH_{ဓာတ်ပြုမှု} = -၈၉၀.၃ kJ/mol
\]
ထို့ကြောင့် မီသိန်း၏ လောင်ကျွမ်းခြင်းတုံ့ပြန်မှုအတွက် အန်သာပီပြောင်းလဲမှုသည် -890.3 kJ/mol ဖြစ်သည်။ အနုတ်တန်ဖိုးသည် ဓာတ်ပြုမှုသည် အပူထုတ်လွှတ်ခြင်း (စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်ခြင်း) ဖြစ်ကြောင်း ဖော်ပြသည်။
ဥပမာပြဿနာ ၂: ဆင်းသက်လာသော တုံ့ပြန်မှုများကို အသုံးပြုခြင်း
မေးခွန်း:
အောက်ပါတုံ့ပြန်မှုအတွက် ဓာတ်ပြုမှု အန်သာပီကို တွက်ချက်ပါ-
N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)
အောက်ပါအတိုင်း ဓာတ်ပြုမှုသုံးခုနှင့် အင်သာပီပြောင်းလဲမှုများကို ပေးထားသည်-
၁။ N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g)၊ ΔH = 180 kJ
၂။ 2NH₃(g) + O₂(g) → 2NO(g) + 3H₂O(g), ΔH = -၉၀၄ kJ
၃။ H₂(g) + 1/2 O₂(g) → H₂O(g), ΔH = -242 kJ
ဆွေးနွေးချက်:
၁။ ပြန်လည်စီစဉ်နိုင်သော မျဉ်းဖြောင့်ပုံစံဖြင့် ဓာတ်ပြုမှုကို ဖော်ပြပါ။
ပစ်မှတ်တုံ့ပြန်မှု:
N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)
ပစ်မှတ်တုံ့ပြန်မှုနှင့် ကိုက်ညီစေရန် ပေးထားသောတုံ့ပြန်မှုကို ကျွန်ုပ်တို့ ကျွမ်းကျင်စွာ ကိုင်တွယ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။
၂။ NH₃ ပါဝင်သည့် တုံ့ပြန်မှုများကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း-
တုံ့ပြန်မှု ၂ တွင် NH₃ ပါဝင်သော်လည်း၊ တုံ့ပြန်မှုမှာ NH₃ ကို NO နှင့် H₂O အဖြစ် ပြိုကွဲရန်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ဤတုံ့ပြန်မှုကို ပြောင်းပြန်လှန်ပါ။
2NO(g) + 3H₂O(g) → 2NH₃(g) + O₂(g), ΔH = +904 kJ
၃။ ထို့နောက် O₂(g) ကို ဖယ်ရှားရန် လိုအပ်ပါသည်-
ဒီအတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့ reaction (1) ကို အသုံးပြုပါတယ်။
N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g)၊ ΔH = 180 kJ
ယင်းအစား၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် 2NO ထုတ်ပေးရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဤတုံ့ပြန်မှုသည် အတူတူပင်ဖြစ်သည်။
၄။ H₂O(g) အတွက် အန်သာပီကို တွက်ချက်ပါ-
ပြောင်းပြန်တုံ့ပြန်မှု (3) ကို ညီမျှခြင်းထဲသို့ သုံးကြိမ်ထည့်ပါ။
၃[H₂O(g) → H₂(g) + 1/2O₂(g), ΔH = +၂၄၂ kJ]
ဖြစ်လာပါ-
3H₂O(g) → 3H₂(g) + 3/2 O₂(g), ΔH = +726 kJ
၅။ ညီမျှခြင်းများကို ပေါင်းစပ်ပြီး ဟန်ချက်ညီအောင်လုပ်ပါ-
\[
N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g)၊ ΔH = 180 kJ
+
2NO(g) + 3 H₂O(g) → 2NH₃(g) + O₂(g), ΔH = +904 kJ
+
3H₂O(g) → 3H₂(g) + 3/2 O₂(g), ΔH = +726 kJ
\]
ဤဓာတ်ပြုမှုများကို ပေါင်းထည့်သောအခါ၊ နှစ်ဖက်စလုံးတွင် ပေါ်လာသော အစိတ်အပိုင်းများကို လျစ်လျူရှုပြီး စုစုပေါင်း enthalpy ကို တွက်ချက်နိုင်သည်။
၆။ စုစုပေါင်း enthalpy ကိုတွက်ချက်ပါ-
\[
N₂(g) + 3 H₂O(g) – 3H₂(g) – 3/2 O₂(g) → 2NH₃(g) + O₂(g) – O₂(g) \rightarrow N₂(g) + 3H₂(g) →(2NH)₃
\]
စုစုပေါင်း အန်သာပီ:
\[
ΔH_{စုစုပေါင်း} = ၁၈၀ + ၉၀၄ + ၇၂၆ = ၁၈၁၀ kJ/mol
\]
ထို့ကြောင့် N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g) ဓာတ်ပြုမှုအတွက် ΔH သည် +1810kJ ဖြစ်သည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် အင်သာပီ (အပူထုတ်လွှတ်မှု) ကို ထုတ်လွှတ်လိုသောကြောင့် ထုတ်ကုန်၏တန်ဖိုးကို အနုတ်လက္ခဏာဖြစ်စေသည်-
\[
ΔH_{စုစုပေါင်း} = -၄၆ kJ/mol
\]
ပိတ်
ဤဆောင်းပါးသည် ဓာတ်ပြုမှု၏ အန်သာပီပြောင်းလဲမှုကို တွက်ချက်ရန် Hess's Law ကို အသုံးချသည့် ဥပမာပြဿနာများကို ဆွေးနွေးထားသည်။ သီအိုရီအခြေခံကို နားလည်ခြင်းနှင့် ဥပမာပြဿနာများရှိ အဆင့်များကို အသုံးချခြင်းဖြင့် စာဖတ်သူများသည် ဤသဘောတရားကို ပိုမိုလွယ်ကူစွာ နားလည်နိုင်မည်ဖြစ်ပြီး အပူဓာတုဗေဒ တွက်ချက်မှုများပါဝင်သည့် အခြေအနေအမျိုးမျိုးတွင် အသုံးချနိုင်လိမ့်မည်ဟု မျှော်လင့်ပါသည်။ Hess's Law သည် ပညာရပ်ဆိုင်ရာ ဓာတုဗေဒတွင်သာမက စက်မှုဓာတုဗေဒ သုတေသနနှင့် သိပ္ပံနှင့် နည်းပညာတွင် အခြားအသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင်လည်း အသုံးဝင်ပါသည်။
