"מאַרקדאַון
העס'ס געזעץ: די וויכטיקייט פון דעם געזעץ פון ענערגיע קאנסערוואציע אין כעמישע רעאקציעס
Pengantar
כעמיע איז נישט נאָר וועגן קאָליר ענדערונגען, פֿאָרמען און אַמייזינג רעאַקציעס אין טעסט רערן. הינטער יעדער כעמישער רעאַקציע זענען יסודותדיקע פּרינציפּן וואָס רעגירן די נאַטור פון מאַטעריע און ענערגיע. איינער פון די יסודותדיקע פּרינציפּן איז העס'ס געזעץ, וואָס שפּילט אַ קריטישע ראָלע אין פֿאַרשטיין ווי ענערגיע איז ינוואַלווד און טראַנספערד בעשאַס כעמישע רעאַקציעס.
דעפֿיניציע פֿון העס'ס געזעץ
העס'ס געזעץ, גערופן נאך דעם רוסישן כעמיקער זשערמאן הענרי העס, איז איינער פון די הויפט זיילן פון טערמאכעמיע. דער געזעץ זאגט אז די גאנצע ענטהאלפי ענדערונג בעת א כעמישע רעאקציע איז די זעלבע, אומאפהענגיק פון דעם וועג אדער די טריט וואס מען נעמט. מיט אנדערע ווערטער, אויב די ערשטע רעאקציע און די ענד-פראדוקטן בלייבן די זעלבע, דעמאלט וועט די גאנצע צאל ענערגיע וואס איז פארלאנגט אדער באפרייט בלייבן קאנסטאנט.
מאטעמאטיש, קען מען מסביר זיין העס'ס געזעץ ווי פאלגנד:
\[ \דעלטאַ H_{טאָטאַל} = \דעלטאַ H_1 + \דעלטאַ H_2 + \דעלטאַ H_3 + ∫דאָץ + \דעלטאַ H_n \]
וואו \(\DeltaH\) איז די ענטהאלפּיע ענדערונג ביי יעדן רעאַקציע שריט.
גרונטלעכע פּרינציפּן פון העס'ס געזעץ
העס'ס געזעץ איז אין פאַקט אַן אַפּליקאַציע פֿון דעם געזעץ פֿון ענערגיע-קאָנסערוואַציע צו כעמיע. לויטן געזעץ פֿון ענערגיע-קאָנסערוואַציע, קען ענערגיע נישט באַשאַפֿן אָדער פֿאַרניכטעט ווערן—זי קען נאָר ענדערן זיך פֿון איין פֿאָרעם צו אַן אַנדערער. אין קאָנטעקסט פֿון כעמישע רעאַקציעס, ווערט די ענערגיע געוויינטלעך אויסגעדריקט אין דער פֿאָרעם פֿון ענטהאַלפּיע (H), וואָס מעסט די גאַנצע ענערגיע וואָס איז געשפּאָרן אין אַ סיסטעם.
אויב אַ כעמישע רעאַקציע קען ווערן איבערגעאָרדנט אין עטלעכע קלענערע טריט וואָס זענען אַנדערש פון דער דירעקטער רעאַקציע, קענען מיר צוזאַמענרעכענען די ענטהאַלפּיע ענדערונגען פון יעדן פון די קלענערע טריט צו באַקומען די גאַנצע ענטהאַלפּיע ענדערונג. דאָס מיינט אַז מיר קענען רעכענען די גאַנצע ענטהאַלפּיע פון אַ קאָמפּלעקסער רעאַקציע דורך אַראָפּרעכענען די ענטהאַלפּיעס פון די פּשוטערע רעאַקציעס וואָס מאַכן עס אויס.
אַפּליקאַציע פון העס'ס געזעץ
העס'ס געזעץ האט אסאך פראקטישע אנווענדונגען אין פארשידענע פעלדער פון כעמיע, אייניגע פון וועלכע זענען:
1. קאַלקולאַציע פון רעאַקציע ענטהאַלפּי
ווען מיר טרעפן אַ רעאַקציע פֿאַר וועלכער עס איז שווער צו גלייך מעסטן די ענטהאַלפּי ענדערונג, דערלויבט אונדז העס'ס געזעץ צו צעטיילן די רעאַקציע אין פּשוטערע טריט, וועמענס ענטהאַלפּי ענדערונגען קענען גרינגער געמאָסטן אָדער באַקאַנט ווערן פֿון פֿאַראַן טערמאָכעמישע דאַטן.
בייַשפּיל: לאָמיר זאָגן מיר ווילן באַשטימען די ענטהאַלפּיע ענדערונג (\(\Delta H\)) פֿאַר דער רעאַקציע:
[C(s) + 1/2, O_2(g) = CO(g)]
מיר קענען צעטיילן די רעאקציע אין:
[C(s) + O₂(g) ≤ CO₂(g) (ΔH = -393.5; kJ/mol)]
[CO₂(g) ≤ CO(g) + 1/2, O₂(g) ≤ (ΔH = +283.0; kJ/mol)]
ניצנדיק העס'ס געזעץ, איז די גאַנצע ענטהאַלפּיע ענדערונג:
\[ \ דעלטאַ ה = -393.5 \; \טעקסט{קדזש/מאָל} + 283.0 \; \טעקסט{קדזש/מאָל} = -110.5 \; \טעקסט{קדזש/מאָל} \]
2. באַשטימונג פון בונד ענערגיע
העס'ס געזעץ ווערט אויך אָפט גענוצט צו באַשטימען בונד ענערגיעס וואָס קענען נישט גלייך געמאָסטן ווערן. דורך נוצן ענטהאַלפּיע דאַטן פון באַקאַנטע רעאַקציעס און פֿאַרשידענע הנחות אָדער אַנדערע קאַליבראַציע מעטאָדן, קענען וויסנשאַפֿטלער אָפּשאַצן די ענערגיעס וואָס זענען פֿאַרבונדן מיטן צעברעכן און פֿאָרמירן כעמישע בונדן.
3. שטודיע פון לייזונג טערמאדינאמיק
אין פארמאצעווטיקס און אנאליטישע כעמיע, העלפט העס'ס געזעץ פארשטיין די אויפלעזונג (אויסלייזונג) און אגרעגאציע (בינדונג) פון סובסטאנצן. למשל, עס העלפט אונטערשיידן די ענטראפיע (ΔS) און ענטהאלפי (ΔH) פון א מעדיצין וואס צעלאָזט זיך אין פארשידענע אויפלעזונגען.
געשיכטע און אַנטוויקלונג
העס'ס געזעץ איז ערשט פאָרמולירט געוואָרן דורך זשערמאַן הענרי העס אין 1840. אין יענער צייט האָט העס באַמערקט אַז די היץ וואָס ווערט באַפרייט אָדער אַבזאָרבירט אין אַ כעמישער רעאַקציע ביי קאָנסטאַנטן דרוק איז די זעלבע, נישט קוקנדיק צי די רעאַקציע פּאַסירט גלייך אָדער דורך אַ סעריע טריט.
זיין ענטדעקונג האט געפלאסטערט דעם וועג פאר ווייטערדיגע אנטוויקלונגען אין דער שטודיע פון טערמאכעמיע, אריינגערעכנט אנדערע וויכטיגע קאנצעפטן ווי צושטאנד פונקציעס, וואו די קוואנטיטעט איז נישט אפהענגיק פון ווי אזוי די סיסטעם האט דערגרייכט יענעם צושטאנד נאר פון די אנפאנגס- און ענדגילטיגע צושטאנדן.
נומערישער ביישפּיל פון ניצן העס'ס געזעץ
אלס א קאנקרעט ביישפיל פון דער אנווענדונג פון העס'ס געזעץ, וועלן מיר אויסרעכענען די ענטהאלפי ענדערונג פון דער פארברענונג פון מעטאן צו קוילן דיאקסייד און וואסער:
[CH_4(g) + 2 \, O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2 \, H_2O(g) \]
די שטאפלען זענען ווי פאלגנד:
1. פארברענונג פון מעטאן אין קוילן דייאקסייד און וואסער:
[CH₄(g) + 2, O₂(g) ≤ CO₂(g) + 2, H₂O(g) ≤ (ΔH₂ רעאַקציע?)]
2. מיר ווייסן:
[CH₄(g) + 2, O₂(g) ≤ CO₂(g) + 2, H₂O(l) ≤ (ΔH = -890.3; kJ/mol)]
דערנאך:
[ H_2O(l) H_2O(g) (ΔH_{vap} = +44.0; kJ/mol)]
ניצן העס'ס געזעץ:
[ΔH = -890.3; קדזש/מאָל + 2 ⋅44.0; קדזש/מאָל = -802.3; קדזש/מאָל]
אזוי, די ענטהאלפי ענדערונג פאר דער פארברענונג פון מעטאן צו קוילן דייאקסייד און וואסער אונטער פארשידענע רעאקציע באדינגונגען קען לייכט אויסגערעכנט ווערן ניצנדיק העס'ס געזעץ.
קעסימפּולאַן
העס'ס געזעץ גיט טיפע איינבליקן אין דער קאנסערוואציע פון ענערגיע אין כעמישע רעאקציעס און העלפט כעמישע וויסנשאפטלער און פראקטיצירער פארשטיין און פאראויסזאגן די טערמאכעמישע אויפפירונג פון פארשידענע רעאקציעס. מיט דער הילף פון די פרינציפן פון העס'ס געזעץ, קענען ענערגיע טראנספארמאציעס וואס פאסירן אויף דעם מיקראסקאפישן שטאפל אויסגערעכנט און אנאליזירט ווערן מיט הויכער גענויקייט, וואס ערמעגליכט ווייטערדיגע אנטוויקלונגען אין פארשידענע צווייגן פון כעמיע, פיזיק, און מאטעריאל טעכנולוגיע.
מיט אַ גוטן פֿאַרשטאַנד פֿון העס'ס געזעץ, קענען ניט נאָר כעמיקער, נאָר אויך פֿאָרשער פֿון פֿאַרשידענע דיסציפּלינעס אויספֿאָרשן און מאַניפּולירן כעמישע רעאַקציעס פֿאַר פֿאַרשידענע פּראַקטישע אַפּליקאַציעס, פֿון כעמישע סינטעז ביז כידעשים אין ענערגיע טעכנאָלאָגיע.
““
דיזער אַרטיקל סומאַריזירט די דעפֿיניציע, גרונטפּרינציפּן, פּראַקטישע אַפּליקאַציעס, געשיכטע, און קאָנקרעטע ביישפּילן פֿון העס'ס געזעץ אין טערמאָכעמיע. מיר האָפן אַז דאָס וועט אײַך העלפֿן פֿאַרשטיין און אַפּליקירן דעם וויכטיקן באַגריף אין כעמיע.
