ჰესის კანონი: რა არის ეს, საფუძვლები და სავარჯიშოები

ჰესის კანონი საშუალებას გვაძლევს გამოვთვალოთ ენთალპიის ვარიაცია, რაც არის ენერგიის რაოდენობა ნივთიერებებში ქიმიური რეაქციების გავლის შემდეგ. ეს იმიტომ ხდება, რომ არ არის შესაძლებელი თვით ენთალპიის გაზომვა, არამედ მისი ვარიაცია.

ჰესსის კანონი საფუძვლად უდევს თერმოქიმიის შესწავლას.

ეს კანონი ექსპერიმენტულად შეიმუშავა ჟერმენ ჰენრი ჰესმა, რომელმაც დაადგინა:

ქიმიური რეაქციის ენტალპიის ცვლილება (ΔH) დამოკიდებულია მხოლოდ რეაქციის საწყის და საბოლოო მდგომარეობებზე, რეაქციების რაოდენობის მიუხედავად.

როგორ შეიძლება ჰესის კანონის გამოანგარიშება?

ენტალპიის ცვლილების გამოანგარიშება შესაძლებელია საწყისი ენთალპიის (რეაქციამდე) საბოლოო ენთალპიის (რეაქციის შემდეგ) გამოკლებით:

ΔH = H_ვ - ჰ_მე

მისი გამოსათვლელი კიდევ ერთი გზაა ენტალპიების ჯამის მეშვეობით თითოეული შუალედური რეაქცია. რეაქციების რაოდენობისა და ტიპის მიუხედავად.

ΔH = ΔH₁ + ΔH₂

ვინაიდან ეს გაანგარიშება ითვალისწინებს მხოლოდ საწყის და საბოლოო მნიშვნელობებს, დაასკვნეს, რომ შუალედური ენერგია გავლენას არ ახდენს მისი ცვალებადობის შედეგზე.

ეს არის განსაკუთრებული შემთხვევა ენერგიის დაზოგვის პრინციპი, ა თერმოდინამიკის პირველი კანონი.

თქვენ ასევე უნდა იცოდეთ, რომ ჰესსის კანონი შეიძლება გამოითვალოს, როგორც მათემატიკური განტოლება. ამისათვის შეგიძლიათ შეასრულოთ შემდეგი ქმედებები:

• შეცვალოს ქიმიური რეაქცია, ამ შემთხვევაში ასევე უნდა შეცვალოს ΔH ნიშანი;
• გამრავლდეს განტოლება, ასევე უნდა გამრავლდეს ΔH- ის მნიშვნელობა;
• გაყოფა განტოლება, ასევე უნდა დაიყოს ΔH- ის მნიშვნელობა.

იცოდეთ მეტი ენთალპია.

ენთალპიის დიაგრამა

ჰესსის კანონის ვიზუალიზაცია ასევე შეიძლება ენერგიის დიაგრამების საშუალებით:

ზემოთ მოცემული დიაგრამა გვიჩვენებს ენთალპიის დონეს. ამ შემთხვევაში, რეაქციები, რომლებსაც განიცდიან, ენდოთერმულია, ანუ ხდება ენერგიის შეწოვა.

ΔH₁ არის ენტალპიის ცვლილება, რომელიც ხდება A– დან B– მდე. დავუშვათ, ეს არის 122 კჯ.
ΔH₂ არის ენტალპიის ცვლილება, რომელიც ხდება B– დან C– მდე. დავუშვათ, ეს არის 224 კჯ.
ΔH₃ არის ენტალპიის ცვლილება, რომელიც ხდება A- დან C- მდე.

ასე რომ, ჩვენთვის მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ ΔH- ის მნიშვნელობა_3, რადგან ეს შეესაბამება A– დან C– მდე რეაქციის ენთალპიის ცვლილებას.

ჩვენ შეგვიძლია ვიპოვოთ ΔH- ის მნიშვნელობა₃თითოეულ რეაქციაში ენთალპიის ჯამიდან:

ΔH₃ = ΔH₁ + ΔH₂
ΔH₃ = 122 კჯ + 224 კჯ
ΔH₃ = 346 კჯ

ან ΔH = H_ვ - ჰ_მე
ΔH = 346 კჯ - 122 კჯ
ΔH = 224 კჯ

მისაღები გამოცდა: ეტაპობრივად მოგვარებულია

1. (Fuvest-SP) ემყარება ენთალპიის ვარიაციებს, რომლებიც უკავშირდება შემდეგ რეაქციებს:

ნ_{2 (გ)} + 2 ო_{2 (გ)} → 2 არა_{2 (გ)} ∆H1 = +67,6 კჯ
ნ_{2 (გ)} + 2 ო_{2 (გ)} → ნ₂ო_{4 (გ)} ∆H2 = + 9,6 კჯ

შეიძლება იწინასწარმეტყველა, რომ ენტალპიის ვარიაცია ასოცირდება NO დიმერიზაციის რეაქციასთან₂ ტოლი იქნება:

2 ნ_{O2 (გ)} → 1 ნ₂ო_{4 (გ)}

ა) -58,0 კჯ ბ) +58,0 კჯ გ) -77,2 კჯ დ) +77,2 კჯ ე) +648 კჯ

რეზოლუცია:

ნაბიჯი 1: პირველი განტოლების შებრუნება. ეს იმიტომ რომ არა_{2 (გ)} გლობალური განტოლების თანახმად, საჭიროა რეაქტივების მხარეზე გადასვლა. გახსოვდეთ, რომ რეაქციის შებრუნებისას, ∆H1 უკუაგდებს ნიშანს, შეცვლის მას უარყოფითად.

მეორე განტოლება დაცულია.

2 არა_{2 (გ)} → ნ_{2 (გ)} + 2 ო_{2 (გ)} ∆H1 = - 67,6 კჯ
ნ_{2 (გ)} + 2 ო_{2 (გ)} → ნ₂ო_{4 (გ)} ∆H2 = + 9,6 კჯ

ნაბიჯი 2: გაითვალისწინეთ, რომ N_{2 (გ)} ჩნდება პროდუქტებსა და რეაგენტებში და იგივე ხდება 2 მოლ O– ს შემთხვევაში_{2 (გ)}

2 არა_{2 (გ)} → ნ_{2 (გ)}+ 2 ო_{2 (გ)}∆H1 = - 67,6 კჯ
ნ_{2 (გ)} + 2 ო_{2 (გ)} → ნ₂ო_{4 (გ)} ∆H2 = + 9,6 კჯ

ამრიგად, ისინი შეიძლება გაუქმდეს, რის შედეგადაც ხდება შემდეგი განტოლება:

2 არა_{2 (გ)} → ნ₂ო_{4 (გ)}.

ნაბიჯი 3: ხედავთ, რომ მივაღწიეთ გლობალურ განტოლებას. ახლა უნდა დავამატოთ განტოლებები.

∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 კჯ + 9,6 კჯ
∆H = -58 kJ ⇒ ალტერნატივა A
∆H– ის უარყოფითი მნიშვნელობიდან ასევე ვიცით, რომ ეს არის ეგზოთერმული რეაქცია, სითბოს გამოყოფით.

შეიტყვეთ მეტი, წაიკითხეთ აგრეთვე:

• თერმოქიმია
• სავარჯიშოები თერმოქიმიაზე
• ენდოთერმული და ეგზოთერმული რეაქციები
• თერმოდინამიკის მეორე კანონი

Სავარჯიშოები

1. (UDESC-2012) მეთანის გაზი შეიძლება გამოყენებულ იქნას საწვავად, როგორც ეს ნაჩვენებია 1 განტოლებაში:

CH_{4 (გ)} + 2O_{2 (გ)} → CO_{2 (გ)} + 2 სთ₂ო_(ზ)

ქვემოთ მოცემული თერმოქიმიური განტოლებების გამოყენებით, რომლებიც საჭიროდ მიგაჩნიათ და ჰესის კანონის ცნებები, მიიღეთ 1 განტოლების ენთალპიური მნიშვნელობა

ჩ_(s) + თ₂ო_(ზ) → CO_(ზ) + თ_{2 (გ)} ΔH = 131,3 კჯ მოლი^-1
კომპანია_(ზ) +_{2 (გ)} → CO_{2 (გ)} ΔH = - 283.0 კჯ მოლი^-1
ჰ_{2 (გ)} +_{2 (გ)} თ₂ო_(ზ) ΔH = - 241,8 კჯ მოლი^-1
ჩ_(s) + 2 სთ_{2 (გ)}. CH_{4 (გ)} ΔH = - 74,8 კჯ მოლი^-1

1 განტოლების ენთალპიური მნიშვნელობა kJ– ით:

ა) - 704,6
ბ) - 725.4
გ) - 802.3
დ) - 524,8
ე) - 110,5

იხილეთ პასუხი

გ) - 802.3

2. (UNEMAT-2009) ჰესის კანონს ფუნდამენტური მნიშვნელობა აქვს თერმოქიმიის შესწავლის პროცესში და მისი განმარტება შესაძლებელია როგორც ”ენტალპიის ცვალებადობა ქიმიურ რეაქციაში დამოკიდებულია მხოლოდ საწყის და საბოლოო მდგომარეობებზე რეაქცია ”. ჰესის კანონის ერთ-ერთი შედეგია ის, რომ თერმოქიმიური განტოლებების მკურნალობა ალგებრულია.

განტოლებების გათვალისწინებით:

ჩ _{(გრაფიტი)} + ო_{2 (გ)} → CO_{2 (გ)} ΔH₁ = -393,3 კჯ
ჩ _{(ბრილიანტი)} + ო_{2 (გ)} → CO_{2 (გ)} ΔH₂ = -395,2 კჯ

ზემოთ მოყვანილი ინფორმაციის საფუძველზე გამოთვალეთ გრაფიტის ნახშირბადის ენტალპიური ცვლილება ალმასის ნახშირბადში და მონიშნეთ სწორი ალტერნატივა.

ა) -788,5 კჯ
ბ) +1.9 კჯ
გ) +788,5 კჯ
დ) -1.9 კჯ
ე) +98,1 კჯ

იხილეთ პასუხი

ბ) +1.9 კჯ