Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Tí Ó Ń Jíròrò Àwọn Àyípadà Enthalpy Nínú Àwọn Ipò Déédéé
Pendahuluan
Ìyípadà enthalpy jẹ́ èrò pàtàkì nínú thermochemistry tó ń kó ipa pàtàkì nínú onírúurú ìlànà kẹ́míkà. Nínú àpilẹ̀kọ yìí, a ó jíròrò ní kíkún bí a ṣe lè ṣírò àti lóye ìyípadà enthalpy lábẹ́ àwọn ipò tó wọ́pọ̀ nípasẹ̀ ọ̀pọ̀lọpọ̀ àpẹẹrẹ ìṣòro àti ìjíròrò tó péye. Àpilẹ̀kọ yìí yóò wúlò fún àwọn akẹ́kọ̀ọ́, àwọn akẹ́kọ̀ọ́ kọ́lẹ́ẹ̀jì, àti ẹnikẹ́ni tó ń kẹ́kọ̀ọ́ kẹ́míkà láti ní òye tó dára jù nípa kókó yìí.
Lílóye Enthalpy àti Àwọn Àyípadà Rẹ̀
Enthalpy (H) jẹ́ agbára gbogbogbòò ti ètò kan, tí ó ní agbára inú àti agbára tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ìfúnpọ̀ àti ìwọ̀n. Ní ti àwọn ìṣesí kẹ́míkà, a sábà máa ń ní ìfẹ́ sí ìyípadà enthalpy (ΔH), èyí tí ó ń ṣàfihàn ìyípadà agbára gbogbogbòò nígbà ìṣesí nígbà ìfúnpọ̀.
Àyípadà enthalpy lábẹ́ àwọn ipò ìdúróṣinṣin (ΔH⁰) ni àyípadà enthalpy nígbà tí gbogbo àwọn ohun tí ń ṣe àtúnṣe àti àwọn ọjà bá wà ní ipò ìdúróṣinṣin wọn, ìyẹn ni, ní ìfúnpá 1 atm àti ìwọ̀n otútù tí ó sábà máa ń jẹ́ 25°C (298 K).
Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè àti Ìjíròrò
Ìbéèrè 1: Ìjóná Mẹ́tánéènì
Ìbéèrè: Ṣírò ìyípadà enthalpy boṣewa (ΔH⁰) fún ìjóná mole methane kan (\(CH_4\)) ní ìbámu pẹ̀lú ìgbékalẹ̀ wọ̀nyí:
\[ CH_4(g) + 2O_2(g) \a ọ̀tún CO_2(g) + 2H_2O(l) \]
Won ti mo:
– ΔH⁰f \(CH_4(g)\) = -74.8 kJ/mol
– ΔH⁰f \(CO_2(g)\) = -393.5 kJ/mol
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 kJ/mol
Ìjíròrò:
A le ṣe iṣiro iyipada enthalpy boṣewa fun iṣe kemikali nipa lilo ofin Hess nipasẹ agbekalẹ atẹle yii:
\[ \Delta H⁰ = ∑ ΔH⁰f(ọjà) – ∑ ΔH⁰f(reactant) \]
Ni akọkọ, ṣe idanimọ enthalpy boṣewa ti iṣelọpọ fun nkan kọọkan ninu iṣe naa:
– \( ΔH⁰f_{CH_4(g)} = -74.8 \) kJ/mol
– \( ΔH⁰f_{CO_2(g)} = -393.5 \) kJ/mol
– \( ΔH⁰f_{H_2O(l)} = -285.8 \) kJ/mol (×2 fún moles méjì \(H_2O\))
Lẹ́yìn náà, ṣe ìṣirò àròpọ̀ àwọn enthalpies tí a ṣe àwọn ọjà àti àwọn ohun tí ń fa ìfàsímú:
\[ ∑ ΔH⁰f(ọjà) = [-393.5] + [2(-285.8)]
= -393.5 + (-571.6)
= -965.1 \ọ̀rọ̀{ kJ/mol} \]
\[ ∑ ΔH⁰f(atunṣe) = [-74.8] + [0] \]
(Gbogbo awọn agbo ogun eroja ni irisi ipilẹ wọn ni enthalpy boṣewa ti dida ti 0 kJ/mol)
Lẹ́yìn náà, ṣe ìṣirò ìyípadà enthalpy boṣewa (ΔH⁰):
\[ ΔH⁰ = -965.1 – (-74.8)
= -965.1 + 74.8
= -890.3 \ọ̀rọ̀{ kJ/mol} \]
Nítorí náà, ìyípadà enthalpy tí a ṣe fún jíjó mole methane kan jẹ́ -890.3 kJ/mol.
Ìbéèrè 2: Ìdáhùn Ìṣẹ̀dá Omi
Ìbéèrè: Ṣírò ìyípadà enthalpy boṣewa (ΔH⁰) fún ìṣẹ̀dá omi láti inú hydrogen àti oxygen tí ó da lórí ìṣirò wọ̀nyí:
\[ 2H_2(g) + O_2(g) \ọ́nà ọ̀tún 2H_2O(l) \]
Won ti mo:
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 kJ/mol
Ìjíròrò:
A nílò láti wá ìyípadà enthalpy boṣewa fún ìṣesí láti àwọn ohun èlò ìbẹ̀rẹ̀ sí àwọn ọjà tí a fẹ́. Nípa lílo enthalpy boṣewa ti ìṣẹ̀dá:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(ọjà) – ∑ ΔH⁰f(atunṣe) \]
Iṣiro enthalpy ti dida awọn ọja ati awọn ohun ti n fa idasi:
\[
\bẹ̀rẹ̀{ìtúnṣe }
∑ ΔH⁰f(ọjà) & = [2(-285.8)] \\
∑ ΔH⁰f(ọjà) & = -571.6 \ọ̀rọ̀{ kJ/mol}
\end{àtúnṣe }
\]
\[
ΔH⁰f(H_2(g)) = 0 \text{ kJ/mol} \\
ΔH⁰f(O_2(g)) = 0 \text{ kJ/mol} \\
∑ ΔH⁰f(àwọn ohun tí ń ṣe àtúnṣe) = [2(0)] + [0] = 0 \ọ̀rọ̀{ kJ/mol}
\]
Lẹ́yìn náà, ṣe ìṣirò ìyípadà enthalpy boṣewa (ΔH⁰):
\[ ΔH⁰ = -571.6 \ọ̀rọ̀{ kJ/mol} \]
Nítorí náà, ìyípadà enthalpy tí a ṣe fún ìṣẹ̀dá omi jẹ́ -571.6 kJ/mol.
Ìbéèrè 3: Ìbàjẹ́ Nitrogen Dioxide
Ìbéèrè: Ṣírò ìyípadà enthalpy boṣewa (ΔH⁰) fún ìbàjẹ́ nitrogen dioxide (\(NO_2\)) sí nitrogen monoxide gaasi (\(NO\)) àti oxygen gaasi (O₂) ní ìbámu pẹ̀lú ìfojúsùn wọ̀nyí:
\[ 2NO_2(g) \ofa ọtun 2NO(g) + O_2(g) \]
Won ti mo:
– ΔH⁰f \(NO_2(g)\) = 33.2 kJ/mol
– ΔH⁰f \(NO(g)\) = 90.3 kJ/mol
Ìjíròrò:
Awọn iṣiro ti o jọra:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(ọjà) – ∑ ΔH⁰f(atunṣe) \]
Ṣe iṣirò enthalpy ti iṣelọpọ ọja naa:
\[
\bẹ̀rẹ̀{ìtúnṣe }
∑ ΔH⁰f(ọjà) & = [2( ΔH⁰f_{NO(g)} )] + [ ΔH⁰f_{O_2(g)}] \\
& = [2(90.3)] + [0] \\
& = 180.6 \ọ̀rọ̀{ kJ/mol}
\end{àtúnṣe }
\]
Ṣe iṣirò enthalpy ti dida awọn reactants:
\[
\bẹ̀rẹ̀{ìtúnṣe }
∑ ΔH⁰f(reactant) & = [2( ΔH⁰f_{NO_2(g)} )] \\
& = [2(33.2)] \\
& = 66.4 \ọ̀rọ̀{ kJ/mol}
\end{àtúnṣe }
\]
Ṣírò ìyípadà enthalpy boṣewa (ΔH⁰):
\[ ΔH⁰ = 180.6 – 66.4 = 114.2 \text{ kJ/mol} \]
Nítorí náà, ìyípadà enthalpy tí a ṣe fún ìbàjẹ́ nitrogen dioxide jẹ́ 114.2 kJ/mol.
Ipari
Ṣíṣírò àwọn àyípadà enthalpy boṣewa (ΔH⁰) jẹ́ ọ̀nà pàtàkì nínú thermochemistry. Nípa lílóye bí a ṣe lè lo àwọn enthalpies boṣewa ti ìṣẹ̀dá àti lílo òfin Hess, a lè pinnu àwọn àyípadà agbára nínú onírúurú àwọn àyípadà kẹ́míkà. Nípasẹ̀ àwọn àpẹẹrẹ ìṣòro tí ó wà lókè yìí, a retí pé kí àwọn òǹkàwé ní òye àti agbára láti ṣírò àwọn àyípadà enthalpy fún onírúurú àyípadà kẹ́míkà. Ìmọ̀ yìí ṣe pàtàkì kìí ṣe fún àwọn ẹ̀kọ́ ẹ̀kọ́ nìkan ṣùgbọ́n fún onírúurú àwọn ohun èlò ilé-iṣẹ́ àti ìwádìí sáyẹ́ǹsì pẹ̀lú.
