සම්මත තත්වවල එන්තැල්පි වෙනස්කම් සාකච්ඡා කරන උදාහරණ ප්රශ්න
පෙන්ඩහුලුවන්
එන්තැල්පි වෙනස යනු විවිධ රසායනික ක්රියාවලීන්හි තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරන තාප රසායන විද්යාවේ මූලික සංකල්පයකි. මෙම ලිපියෙන්, සම්මත තත්වයන් යටතේ එන්තැල්පි වෙනස ගණනය කර තේරුම් ගන්නේ කෙසේද යන්න උදාහරණ ගැටළු කිහිපයක් සහ පුළුල් සාකච්ඡා හරහා විස්තරාත්මකව සාකච්ඡා කරමු. මෙම ලිපිය සිසුන්ට, විද්යාල සිසුන්ට සහ රසායන විද්යාව හදාරන ඕනෑම කෙනෙකුට මෙම මාතෘකාව පිළිබඳ වඩා හොඳ අවබෝධයක් ලබා ගැනීමට ප්රයෝජනවත් වනු ඇත.
එන්තැල්පිය සහ එහි වෙනස්කම් අවබෝධ කර ගැනීම
එන්තැල්පිය (H) යනු අභ්යන්තර ශක්තිය සහ පීඩනය හා පරිමාව හා සම්බන්ධ ශක්තියෙන් සමන්විත පද්ධතියක මුළු ශක්තියයි. රසායනික ප්රතික්රියා වලදී, නියත පීඩනයකදී ප්රතික්රියාව අතරතුර මුළු ශක්ති වෙනස පිළිබිඹු කරන එන්තැල්පි වෙනස (ΔH) ගැන අපි බොහෝ විට උනන්දු වෙමු.
සම්මත තත්ව යටතේ (ΔH⁰) එන්තැල්පි විපර්යාසය යනු සියලුම ප්රතික්රියාකාරක සහ නිෂ්පාදන ඒවායේ සම්මත තත්වයන්හි පවතින විට, එනම් 1 atm පීඩනයකදී සහ සාමාන්යයෙන් 25°C (298 K) උෂ්ණත්වයකදී එන්තැල්පි විපර්යාසයයි.
නියැදි ප්රශ්න සහ සාකච්ඡා
ප්රශ්නය 1: මීතේන් දහනය
ප්රශ්නය: පහත සමීකරණය මත පදනම්ව මීතේන් (\(CH_4\)) මවුලයක දහනය සඳහා සම්මත එන්තැල්පි වෙනස (ΔH⁰) ගණනය කරන්න:
\[ CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(l) \]
එය දන්නවා:
– ΔH⁰f \(CH_4(g)\) = -74.8 kJ/mol
– ΔH⁰f \(CO_2(g)\) = -393.5 kJ/mol
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 kJ/mol
සාකච්ඡාව:
රසායනික ප්රතික්රියාවක සම්මත එන්තැල්පි වෙනස හෙස් නියමය භාවිතයෙන් පහත සූත්රය හරහා ගණනය කළ හැක:
\[ \ඩෙල්ටා H⁰ = ∑ ΔH⁰f(නිෂ්පාදනය) – ∑ ΔH⁰f(ප්රතික්රියාකාරකය) \]
පළමුව, ප්රතික්රියාවේ එක් එක් ද්රව්යය සඳහා සම්මත එන්තැල්පිය සෑදීම හඳුනා ගන්න:
– \( ΔH⁰f_{CH_4(g)} = -74.8 \) kJ/මෝල්
– \( ΔH⁰f_{CO_2(g)} = -393.5 \) kJ/මෝල්
– \( ΔH⁰f_{H_2O(l)} = -285.8 \) kJ/mol (×2 මවුල දෙකක් සඳහා \(H_2O\))
ඉන්පසු, නිෂ්පාදන සහ ප්රතික්රියාකාරක සෑදීමේ එන්තැල්පිවල එකතුව ගණනය කරන්න:
\[ ∑ ΔH⁰f(නිෂ්පාදිතය) = [-393.5] + [2(-285.8)]
= -393.5 + (-571.6)
= -965.1 \පෙළ{ kJ/mol} \]
\[ ∑ ΔH⁰f(ප්රතික්රියාකාරකය) = [-74.8] + [0] \]
(සියලුම මූලද්රව්ය සංයෝග ඒවායේ මූලික ස්වරූපයෙන් 0 kJ/mol සෑදීමේ සම්මත එන්තැල්පියක් ඇත)
ඉන්පසු සම්මත එන්තැල්පි වෙනස (ΔH⁰) ගණනය කරන්න:
\[ ΔH⁰ = -965.1 – (-74.8)
= -965.1 + 74.8
= -890.3 \පෙළ{ kJ/mol} \]
මේ අනුව, මීතේන් මවුල 1 ක දහනය සඳහා සම්මත එන්තැල්පි වෙනස -890.3 kJ/mol වේ.
ප්රශ්නය 2: ජල සෑදීමේ ප්රතික්රියාව
ප්රශ්නය: පහත සමීකරණය මත පදනම්ව හයිඩ්රජන් සහ ඔක්සිජන් වලින් ජලය සෑදීම සඳහා සම්මත එන්තැල්පි වෙනස (ΔH⁰) ගණනය කරන්න:
\[ 2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(l) \]
එය දන්නවා:
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 kJ/mol
සාකච්ඡාව:
ආරම්භක ද්රව්ය වලින් අපේක්ෂිත නිෂ්පාදන දක්වා ප්රතික්රියාවක් සඳහා සම්මත එන්තැල්පි වෙනස අප සොයා ගත යුතුය. සම්මත එන්තැල්පි සෑදීම භාවිතා කරමින්:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(නිෂ්පාදනය) – ∑ ΔH⁰f(ප්රතික්රියාකාරකය) \]
නිෂ්පාදන සහ ප්රතික්රියාකාරක සෑදීමේ එන්තැල්පිය ගණනය කරන්න:
\[
\ආරම්භ කරන්න{පෙළගස්වන්න}
∑ ΔH⁰f(නිෂ්පාදිතය) & = [2(-285.8)] \\
∑ ΔH⁰f(නිෂ්පාදිතය) & = -571.6 \text{ kJ/mol}
\අවසානය{පෙළගස්වන්න}
\]
\[
ΔH⁰f(H_2(g)) = 0 \text{ kJ/mol} \\
ΔH⁰f(O_2(g)) = 0 \text{ kJ/mol} \\
∑ ΔH⁰f(ප්රතික්රියාකාරක) = [2(0)] + [0] = 0 \text{ kJ/mol}
\]
ඉන්පසු සම්මත එන්තැල්පි වෙනස (ΔH⁰) ගණනය කරන්න:
\[ ΔH⁰ = -571.6 \පෙළ{ kJ/mol} \]
මේ අනුව, ජලය සෑදීම සඳහා සම්මත එන්තැල්පි වෙනස -571.6 kJ/mol වේ.
ප්රශ්නය 3: නයිට්රජන් ඩයොක්සයිඩ් වියෝජනය
ප්රශ්නය: පහත සමීකරණය මත පදනම්ව නයිට්රජන් ඩයොක්සයිඩ් (\(NO_2\)) නයිට්රජන් මොනොක්සයිඩ් වායුව (\(NO\)) සහ ඔක්සිජන් වායුව (O₂) බවට වියෝජනය වීම සඳහා සම්මත එන්තැල්පි වෙනස (ΔH⁰) ගණනය කරන්න:
\[ 2NO_2(g) \rightarrow 2NO(g) + O_2(g) \]
එය දන්නවා:
– ΔH⁰f \(NO_2(g)\) = 33.2 kJ/mol
– ΔH⁰f \(NO(g)\) = 90.3 kJ/mol
සාකච්ඡාව:
සමාන ගණනය කිරීම්:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(නිෂ්පාදනය) – ∑ ΔH⁰f(ප්රතික්රියාකාරකය) \]
නිෂ්පාදනයේ එන්තැල්පිය ගණනය කරන්න:
\[
\ආරම්භ කරන්න{පෙළගස්වන්න}
∑ ΔH⁰f(නිෂ්පාදිතය) & = [2( ΔH⁰f_{NO(g)} )] + [ ΔH⁰f_{O_2(g)}] \\
& = [2(90.3)] + [0] \\
& = 180.6 \පෙළ{ kJ/mol}
\අවසානය{පෙළගස්වන්න}
\]
ප්රතික්රියාකාරක සෑදීමේ එන්තැල්පිය ගණනය කරන්න:
\[
\ආරම්භ කරන්න{පෙළගස්වන්න}
∑ ΔH⁰f(ප්රතික්රියාකාරකය) & = [2( ΔH⁰f_{NO_2(g)} )] \\
& = [2(33.2)] \\
& = 66.4 \පෙළ{ kJ/mol}
\අවසානය{පෙළගස්වන්න}
\]
සම්මත එන්තැල්පි වෙනස (ΔH⁰) ගණනය කරන්න:
\[ ΔH⁰ = 180.6 – 66.4 = 114.2 \පෙළ{ kJ/mol} \]
මේ අනුව, නයිට්රජන් ඩයොක්සයිඩ් වියෝජනය සඳහා සම්මත එන්තැල්පි වෙනස 114.2 kJ/mol වේ.
නිගමනය
සම්මත එන්තැල්පි වෙනස්කම් (ΔH⁰) ගණනය කිරීම තාප රසායන විද්යාවේ තීරණාත්මක තාක්ෂණයකි. සම්මත සෑදීමේ එන්තැල්පි භාවිතා කරන ආකාරය සහ හෙස් නියමය යෙදිය යුතු ආකාරය තේරුම් ගැනීමෙන්, විවිධ රසායනික ප්රතික්රියා වල ශක්ති වෙනස්කම් අපට තීරණය කළ හැකිය. ඉහත උදාහරණ ගැටළු හරහා, පාඨකයින්ට විවිධ රසායනික ප්රතික්රියා සඳහා එන්තැල්පි වෙනස්කම් ගණනය කිරීමේ හැකියාව සහ අවබෝධය ලබා ගැනීමට අපේක්ෂා කෙරේ. මෙම දැනුම ශාස්ත්රීය අධ්යයන සඳහා පමණක් නොව විවිධ කාර්මික යෙදුම් සහ විද්යාත්මක පර්යේෂණ සඳහා ද වැදගත් වේ.
