د هېس د قانون په اړه د بحث کولو لپاره د مثالونو پوښتنې

د هېس د قانون په اړه د بحث کولو لپاره د مثال پوښتنې

پنډاهولوان

د هیس قانون، چې د روسیې کیمیا پوه جرمین هینري هیس په نوم نومول شوی، د کیمیاوي ترموډینامیک یو له بنسټیزو اصولو څخه دی چې د کیمیاوي تعاملاتو انرژۍ پورې اړه لري. دا قانون وايي چې د کیمیاوي تعامل په جریان کې تولید شوي یا جذب شوي تودوخې (انرژي) ټول مقدار په اخیستل شوي لارې پورې اړه نلري بلکه یوازې د سیسټم په لومړنیو او وروستیو شرایطو پورې اړه لري. دا بنسټیز اصل د هغو تعاملاتو د انتالپي بدلون (ΔH) محاسبه کولو کې خورا ګټور دی چې مستقیم اندازه کول یې ستونزمن دي.

د هیس قانون خورا مهم دی ځکه چې دا موږ ته اجازه راکوي چې د جوړښت معیاري انتالپي یا د بل پیژندل شوي تعامل د انتالپي بدلون وکاروو ترڅو د هدف تعامل د انتالپي بدلون ومومئ چې په اسانۍ سره نه اندازه کیږي. پدې مقاله کې، موږ به د څو مثالونو ستونزو ته وګورو او د هیس قانون پلي کولو په اړه به بحث وکړو.

اساسي تیوري

د هیس قانون په ریاضيکي بڼه کې په لاندې ډول جوړیدای شي:

که چیرې یو کیمیاوي تعامل په څو مرحلو کې څرګند شي، نو د انتالپي ټول بدلون (ΔH_total) د هرې مرحلې د انتالپي بدلونونو (ΔH) مجموعه ده. په ریاضي ډول، دا په لاندې ډول جوړ شوی دی:

ΔH_ټول = Σ ΔH_پړاو

دا پدې مانا ده چې تاسو کولی شئ د عکس العمل انتالپي په دې ډول ومومئ:

"
غبرګون A → محصول
|
ΔH1
غبرګون B → محصول
|
ΔH2

بیا، ΔH_ټول (A → محصول) = ΔH1 + ΔH2
"

مخکې له دې چې د مثال پوښتنو ته لاړ شو، څو اصطلاحات شتون لري چې باید پوه شي:

۱. انتالپي (H): د ثابت فشار لاندې د سیسټم د ټولې انرژۍ اندازه.
۲. ΔH (د انتالپي بدلون): د تعامل کونکو او محصولاتو ترمنځ د انتالپي بدلون.
۳. د جوړښت معیاري انتالپي (ΔHf°): په انتالپي کې بدلون کله چې د یو مرکب یو مول د هغې له عناصرو څخه په معیاري حالتونو کې جوړ شي.

نمونې پوښتنې او بحث

د بېلګې پوښتنه ۱: د جوړښت د انتالپي کارول

پوښتنه:
د میتان (CH₄) د احتراق لپاره د تعامل انتالپي محاسبه کړئ د جوړښت معلوماتو د لاندې معیاري انتالپي بدلون پراساس:
– 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 (ځکه چې د اکسیجن ګاز په خپل معیاري حالت کې د 0 جوړښت انتالپي لري)

د میتان د احتراق تعامل:
CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)

بحث:

۱. د جوړښت عمومي تعامل او انتالپي ولیکئ:

\[
ΔH_{غبرګون} = ∑ΔH_{محصول} – ∑ΔH_{غبرګون}
\]

۲. د جوړښت ارزښتونو معیاري انتالپي په معادلې کې ځای په ځای کړئ:

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

۳. پیژندل شوي ارزښتونه بدل کړئ:

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

۴. تفصيلي محاسبې:

\[
ΔH_{غبرګون} = [-393.5 + (-571.6)] – [-74.8 + 0]
\]
\[
ΔH_{غبرګون} = -۹۶۵.۱ + ۷۴.۸
\]
\[
ΔH_{غبرګون} = -890.3 kJ/mol
\]

نو، د میتان د احتراق تعامل لپاره د انتالپي بدلون -890.3 kJ/mol دی. منفي ارزښت ښیي چې تعامل خارجي تودوخه (د انرژۍ خوشې کول) ده.

د مثال ستونزه ۲: د ترلاسه شویو غبرګونونو کارول

پوښتنه:
د لاندې تعامل لپاره د تعامل انتالپي محاسبه کړئ:
N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)

په لاندې ډول درې تعاملات او د انتالپي بدلونونه ورکړل شوي دي:
۱. N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g)، ΔH = ۱۸۰ kJ
۲. ۲NH₃(g) + O₂(g) → ۲NO(g) + ۳H₂O(g)، ΔH = -۹۰۴ kJ
۳. H₂(g) + ۱/۲ O₂(g) → H₂O(g)، ΔH = -۲۴۲ kJ

بحث:

۱. هغه غبرګون په خطي بڼه تشریح کړئ چې بیا تنظیم کیدی شي:

د هدف غبرګون:
N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)

موږ باید د هدف غبرګون پوره کولو لپاره ورکړل شوی غبرګون تنظیم کړو.

۲. د NH₃ سره د تړاو لرونکو تعاملاتو تحلیل:

دوهم تعامل NH₃ لري، خو تعامل دا دی چې NH₃ په NO او H₂O ووېشل شي. له همدې امله، دا تعامل برعکس کړئ:

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

۳. بیا، موږ باید د O₂(g) څخه خلاص شو:

د دې لپاره، موږ د غبرګون (1) څخه کار اخلو:

N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g)، ΔH = 180 kJ

پرځای یې، موږ د تولید لپاره 2NO ته اړتیا لرو. دا تعامل ورته پاتې کیږي.

۴. د H₂O(g) لپاره انتالپي محاسبه کړئ:

په معادلې کې معکوس تعامل (3) درې ځله اضافه کړئ:

۳[H₂O(g) → H₂(g) + ۱/۲O₂(g)، ΔH = +۲۴۲ kJ]

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

۵. معادلې سره یوځای او متوازن کړئ:

\[
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
\]

کله چې دا تعاملات لنډیز کوو، موږ کولی شو هغه اجزا له پامه وغورځوو چې په دواړو خواوو کې څرګندیږي او ټول انتالپي محاسبه کړو.

۶. د انتالپي ټول مقدار محاسبه کړئ:

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

ټول انتالپي:
\[
ΔH_{ټول} = ۱۸۰ + ۹۰۴ + ۷۲۶ = ۱۸۱۰ kJ/مول
\]

نو، د تعامل لپاره ΔH د N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g) +1810kJ دی. څرنګه چې موږ غواړو انتالپي خوشې کړو (ایکزوترمیک)، موږ د محصول ارزښت منفي کوو:

\[
ΔH_{ټول} = -46 kJ/مول
\]

تړل

دا مقاله د هغو مثالي ستونزو په اړه بحث کوي چې د غبرګون د انتالپي بدلون محاسبه کولو لپاره د هیس قانون پلي کوي. د تیوریکي اساس په پوهیدو او د مثال په ستونزو کې د ګامونو پلي کولو سره، هیله ده چې لوستونکي به دا مفهوم په اسانۍ سره درک کړي او وکولی شي دا په مختلفو حالتونو کې پلي کړي چې د ترمو کیمیکل محاسبې پکې شامل دي. د هیس قانون نه یوازې په اکاډمیک کیمیا کې مهم دی بلکه د صنعتي کیمیا څیړنې او په ساینس او ​​ټیکنالوژۍ کې د مختلفو نورو غوښتنلیکونو کې هم ګټور دی.