ٿرمو ڪيمسٽري بحث جي سوالن جي مثال
پنڊال
ٿرمو ڪيمسٽري ڪيمسٽري جي هڪ شاخ آهي جيڪا ڪيميائي رد عمل ۽ توانائي جي تبديلين جي وچ ۾ تعلق جو مطالعو ڪري ٿي، خاص طور تي گرمي جي صورت ۾. اهو جسماني ڪيمسٽري ۾ هڪ اهم موضوع آهي ڇاڪاڻ ته اهو اسان کي سمجهڻ ۾ مدد ڪري ٿو ته ڪيميائي رد عمل دوران توانائي ڪيئن منتقل ۽ تبديل ٿيندي آهي. هن مضمون ۾، اسان انهن تصورن کي واضح ڪرڻ ۾ مدد لاءِ ڪيترن ئي ٿرمو ڪيمسٽري مثال جي مسئلن تي بحث ڪنداسين.
مثال سوال 1: اينٿالپي آف ڪمبسشن ۾ تبديلي
سوال:
ايٿانول (C2H5OH) جي ٻرڻ جي اينٿالپي (ΔHc) -1367 kJ/mol آهي. جڏهن ايٿانول جا 2 moles مڪمل طور تي سڙي وڃن ٿا ته توانائي جي مقدار جو اندازو لڳايو!
بحث:
ٻرڻ جي اينٿالپي تبديلي (ΔHc) اها توانائي آهي جيڪا ڪنهن مادو جو هڪ مول مڪمل طور تي آڪسيجن ۾ ساڙيو ويندو آهي. ايٿانول لاءِ، ΔHc = -1367 kJ/mol.
جيڪڏهن ايٿانول جا 2 مولز ساڙيا وڃن، ته خارج ٿيندڙ توانائي جو مقدار هي آهي:
\[ \ٽيڪسٽ{توانائي جي ڇڏڻ} = 2 \, \ٽيڪسٽ{mol} \ٽائيمز (-1367 \, \ٽيڪسٽ{kJ/mol}) \]
\[ \ٽيڪسٽ{ڊسچارج توانائي} = -2734 \, \ٽيڪسٽ{kJ} \]
تنهن ڪري، جڏهن ايٿانول جا 2 مولز مڪمل طور تي ساڙيا ويندا آهن، ته خارج ٿيندڙ توانائي -2734 kJ هوندي آهي.
مثال سوال 2: فارميشن اينٿالپي ڊيٽا مان رد عمل اينٿالپي جو حساب ڪرڻ
سوال:
پاڻي جي بخارات جي ٺهڻ جي رد عمل جي انٿالپي کي ڳڻڻ لاءِ فارميشن ڊيٽا جي هيٺ ڏنل معياري انٿالپي استعمال ڪريو:
– \(\ڊيلٽا H_{\ٽيڪسٽ{f}}^{\سرڪ}(\ٽيڪسٽ{H}_2(g)) = 0 \, \ٽيڪسٽ{kJ/mol}\)
– \(\ڊيلٽا ايڇ_{\ٽيڪسٽ{ايف}}^{\سرڪ}(\ٽيڪسٽ{او}_2(جي)) = 0 \, \ٽيڪسٽ{ڪي جول/مول}\)
- \(\ڊيلٽا ايڇ_{\ٽيڪسٽ{ايف}}^{\سرڪ}(\ٽيڪسٽ{ايڇ}_2\ٽيڪسٽ{او}(جي)) = -241.8 \، \ٽيڪسٽ{ڪي جِي/مول}\)
رد عمل:
\[ \ٽيڪسٽ{H}_2(g) + \فريڪ{1}{2}\ٽيڪسٽ{O}_2(g) \رائيٽ آرو \ٽيڪسٽ{H}_2\ٽيڪسٽ{O}(g) \]
بحث:
رد عمل اينٿالپي (\(\ڊيلٽا H_{\text{rxn}}\)) کي فارمولا سان ٺهڻ جي معياري اينٿالپي (\(\ڊيلٽا H_{\text{f}}^{\circ}\)) استعمال ڪندي حساب ڪري سگهجي ٿو:
\[ \ڊيلٽا ايڇ_{\ٽيڪسٽ{rxn}} = \سگما \ڊيلٽا ايڇ_{\ٽيڪسٽ{f}}^{\سرڪ} \ٽيڪسٽ{پراڊڪٽ} – \سگما \ڊيلٽا ايڇ_{\ٽيڪسٽ{f}}^{\سرڪ} \ٽيڪسٽ{ري ايڪٽنٽ} \]
هن رد عمل لاءِ:
\[ \ڊيلٽا H_{\ٽيڪسٽ{rxn}} = \ڊيلٽا H_{\ٽيڪسٽ{f}}^{\circ}(\text{H}_2\text{O}(g)) – \کاٻو[ \ڊيلٽا H_{\ٽيڪسٽ{f}}^{\circ}(\text{H}_2(g)) + \frac{1}{2} \ڊيلٽا H_{\ٽيڪسٽ{f}}^{\circ}(\text{O}_2(g)) \right] \]
فارميشن ويليو جي اينٿالپي داخل ڪريو:
\[ \ڊيلٽا H_{\ٽيڪسٽ{rxn}} = -241.8 \، \ٽيڪسٽ{kJ/mol} – \کاٻو[ 0 + \فريڪ{1}{2} \ٽائيم 0 \ساڄو] \]
\[ \ڊيلٽا ايڇ_{\ٽيڪسٽ{rxn}} = -241.8 \، \ٽيڪسٽ{kJ/mol} \]
تنهن ڪري، پاڻي جي بخارات جي ٺهڻ لاءِ رد عمل اينٿالپي -241.8 kJ/mol آهي.
مثال سوال 3: هيس جو قانون
سوال:
هيٺ ڏنل رد عمل لاءِ اينٿالپي تبديلي (\(\ڊيلٽا ايڇ\)) جو تعين ڪريو:
\[ \ٽيڪسٽ{سي(ز)} + \فريڪ{1}{2}\ٽيڪسٽ{او}_2(جي) \رائيٽ آرو \ٽيڪسٽ{سي(ز)} \]
هيٺ ڏنل ڊيٽا استعمال ڪريو:
1. \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \ڊيلٽا ايڇ = -393.5 \, \text{kJ}\)
2. \(\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \ڊيلٽا ايڇ = -283.0 \, \text{kJ}\)
بحث:
هيس جي قانون کي استعمال ڪريو جيڪو چوي ٿو ته جيڪڏهن هڪ ڪيميائي رد عمل کي ڪيترن ئي ٻين رد عملن جي مجموعن جي طور تي ظاهر ڪري سگهجي ٿو، ته پوءِ مجموعي رد عمل جي اينٿالپي تبديلي انهن رد عملن جي اينٿالپي تبديلين جو مجموعو آهي.
قدم 1: اهو رد عمل لکو جنهن کي نشانو بڻايل رد عمل سان ملائڻ لاءِ الٽ ڪرڻ يا تبديل ڪرڻ جي ضرورت آهي:
- رد عمل (1): \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -393.5 \, \text{kJ}\)
- رد عمل (2): \(\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -283.0 \, \text{kJ}\)
قدم 2: رد عمل (2) کي الٽ ڪريو ۽ \(\Delta H\) جي نشاني کي تبديل ڪريو:
\[ \ٽيڪسٽ{CO}_2(g) \rightarrow \ٽيڪسٽ{CO(g)} + \frac{1}{2}\ٽيڪسٽ{O}_2(g) \, \ڊيلٽا ايڇ = 283.0 \, \ٽيڪسٽ{kJ} \]
قدم 3: رد عمل (1) ۽ الٽ رد عمل (2) شامل ڪريو:
\[ \text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \ڊيلٽا ايڇ = -393.5 \, \text{kJ} \]
\[ \ٽيڪسٽ{CO}_2(g) \rightarrow \ٽيڪسٽ{CO(g)} + \frac{1}{2}\ٽيڪسٽ{O}_2(g) \, \ڊيلٽا ايڇ = 283.0 \, \ٽيڪسٽ{kJ} \]
قدم 4: ٻہ رد عمل شامل ڪريو:
\[ \ٽيڪسٽ{سي(س)} + \ٽيڪسٽ{او}_2(جي) + \ٽيڪسٽ{CO}_2(جي) \رائيٽ آرو \ٽيڪسٽ{CO}_2(جي) + \ٽيڪسٽ{CO(جي)} + \فريڪ{1}{2}\ٽيڪسٽ{او}_2(جي) \]
سادگي جا نتيجا:
\[ \ٽيڪسٽ{سي(ز)} + \فريڪ{1}{2} \ٽيڪسٽ{او}_2(جي) \رائيٽ آرو \ٽيڪسٽ{سي(ز)} \]
ڪُل اينٿالپي تبديلي (\(\ڊيلٽا ايڇ\)):
\[ \ڊيلٽا ايڇ = -393.5 \، \ٽيڪسٽ{kJ} + 283.0 \، \ٽيڪسٽ{kJ} = -110.5 \، \ٽيڪسٽ{kJ} \]
تنهن ڪري، رد عمل لاءِ اينٿالپي تبديلي -110.5 kJ آهي.
مثال سوال 4: ڪيلوريميٽري
سوال:
ڪيلوريميٽري تجربي ۾، 50 گرام پاڻي (c = 4.18 J/g°C) کي 25°C کان 75°C تائين گرم ڪيو ويندو آهي. گهربل گرمي (q) جي مقدار جو حساب ڪريو.
بحث:
پاڻي کي گرم ڪرڻ لاءِ گهربل گرمي (q) جي مقدار جو حساب فارمولا استعمال ڪندي ڪري سگهجي ٿو:
\[ ق = م \سي ڊاٽ ج \سي ڊاٽ \ڊيلٽا ٽي \]
– m = پاڻي جو مقدار = 50 گرام
– c = مخصوص گرمي جي گنجائش = 4.18 J/g°C
– \(\ڊيلٽا T = \) گرمي پد ۾ تبديلي \( = 75°C – 25°C = 50°C \)
\[ ق = 50 \، \ٽيڪسٽ{جي} \ٽيما 4.18 \، \ٽيڪسٽ{جي/جي°سي} \ٽيما 50°سي \]
\[ ق = 10450 \، \ٽيڪسٽ{جي} \]
تنهن ڪري، 25°C کان 75°C تائين 50 گرام پاڻي کي گرم ڪرڻ لاءِ گهربل گرمي جي مقدار 10450 J آهي.
پينوٽ اپ
مٿي ڏنل مثال جي مسئلن جي بحث ۾ هڪ تفصيلي جائزو پيش ڪيو ويو آهي ته ڪيميائي رد عمل ۽ توانائي جي تبديلين سان لاڳاپيل مختلف مسئلن کي حل ڪرڻ لاءِ ٿرمو ڪيميڪل تصورن کي ڪيئن لاڳو ڪري سگهجي ٿو. ٿرمو ڪيمسٽري مختلف شعبن ۾ اهم آهي، جنهن ۾ صنعت، توانائي، ۽ سائنسي تحقيق شامل آهن، ڇاڪاڻ ته اها اسان کي ڪيميائي رد عمل ۾ ٿيندڙ توانائي جي تبديلين کي سمجهڻ ۽ انهن کي هٿي وٺرائڻ جي اجازت ڏئي ٿي. ٿرمو ڪيمسٽري جي سٺي سمجھ سان، اسان وڌيڪ ڪارآمد عملن کي ڊزائين ڪري سگهون ٿا ۽ نئين، وڌيڪ ماحول دوست ٽيڪنالاجيون ترقي ڪري سگهون ٿا.
