நிலையான அழுத்தத்தில் என்டல்பியின் கணக்கீடு. ஒரு இரசாயன எதிர்வினையின் நிலையான என்டல்பியைக் கணக்கிடுவதற்கான முறைகள்
வெப்ப வேதியியல் வேதியியல் எதிர்வினைகளின் வெப்ப விளைவுகளை ஆய்வு செய்கிறது. பல சந்தர்ப்பங்களில், இந்த எதிர்வினைகள் நிலையான அளவு அல்லது நிலையான அழுத்தத்தில் நிகழ்கின்றன. வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியிலிருந்து, இந்த நிலைமைகளின் கீழ் வெப்பம் என்பது மாநிலத்தின் ஒரு செயல்பாடாகும். நிலையான அளவில், வெப்பமானது உள் ஆற்றலின் மாற்றத்திற்கு சமம்:
மற்றும் நிலையான அழுத்தத்தில் - என்டல்பியில் மாற்றம்:
இந்த சமத்துவங்கள், இரசாயன எதிர்வினைகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் போது, சாரத்தை உருவாக்குகின்றன ஹெஸ்ஸின் சட்டம்:
நிலையான அழுத்தம் அல்லது நிலையான தொகுதியில் நிகழும் ஒரு இரசாயன எதிர்வினையின் வெப்ப விளைவு எதிர்வினை பாதையைச் சார்ந்தது அல்ல, ஆனால் எதிர்வினைகள் மற்றும் எதிர்வினை தயாரிப்புகளின் நிலை மட்டுமே தீர்மானிக்கப்படுகிறது.
வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஒரு வேதியியல் எதிர்வினையின் வெப்ப விளைவு மாநில செயல்பாட்டில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கு சமம்.
தெர்மோ கெமிஸ்ட்ரியில், வெப்ப இயக்கவியலின் மற்ற பயன்பாடுகளைப் போலல்லாமல், வெப்பம் சுற்றுச்சூழலில் வெளியிடப்பட்டால் நேர்மறையாகக் கருதப்படுகிறது, அதாவது. என்றால் எச் < 0 или யு
< 0. Под тепловым эффектом химической реакции
понимают значение எச்(இது வெறுமனே "எந்தால்பி ஆஃப் வினை" என்று அழைக்கப்படுகிறது) அல்லது யுஎதிர்வினைகள்.
எதிர்வினை கரைசலில் அல்லது திடமான கட்டத்தில் ஏற்பட்டால், கன அளவு மாற்றம் மிகக் குறைவு
எச் = யு + (pV) யு. (3.3)
இலட்சிய வாயுக்கள் எதிர்வினையில் பங்கேற்றால், நிலையான வெப்பநிலையில்
எச் = யு + (pV) = யு+n. RT, (3.4)
இதில் n என்பது எதிர்வினையில் வாயுக்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கையில் ஏற்படும் மாற்றம்.
வெவ்வேறு எதிர்வினைகளின் என்டல்பிகளை ஒப்பிடுவதற்கு வசதியாக, "நிலையான நிலை" என்ற கருத்து பயன்படுத்தப்படுகிறது. நிலையான நிலை என்பது 1 பட்டியின் (= 10 5 Pa) அழுத்தம் மற்றும் கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் ஒரு தூய பொருளின் நிலை.. வாயுக்களைப் பொறுத்தவரை, இது 1 பட்டியின் அழுத்தத்தில் ஒரு அனுமான நிலை, இது எல்லையற்ற அரிதான வாயுவின் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. வெப்பநிலையில் நிலையான நிலைகளில் உள்ள பொருட்களுக்கு இடையிலான எதிர்வினையின் என்டல்பி டி, குறி ஆர்"எதிர்வினை" என்று பொருள்). தெர்மோகெமிக்கல் சமன்பாடுகள் பொருட்களின் சூத்திரங்களை மட்டுமல்ல, அவற்றின் மொத்த நிலைகள் அல்லது படிக மாற்றங்களையும் குறிக்கின்றன.
முக்கியமான விளைவுகள் ஹெஸ்ஸின் சட்டத்திலிருந்து பின்பற்றப்படுகின்றன, இது இரசாயன எதிர்வினைகளின் என்டல்பிகளைக் கணக்கிடுவதை சாத்தியமாக்குகிறது.
முடிவு 1.
எதிர்வினை தயாரிப்புகள் மற்றும் எதிர்வினைகளின் உருவாக்கத்தின் நிலையான என்டல்பிகளுக்கு இடையிலான வேறுபாட்டிற்கு சமம் (ஸ்டோச்சியோமெட்ரிக் குணகங்களைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது):
ஒரு பொருளின் உருவாக்கத்தின் நிலையான என்டல்பி (வெப்பம்). (fஅதாவது "உருவாக்கம்") கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் இந்த பொருளின் ஒரு மோல் உருவாகும் எதிர்வினையின் என்டல்பி ஆகும் உறுப்புகளிலிருந்து, இவை மிகவும் நிலையான நிலையான நிலையில் உள்ளன. இந்த வரையறையின்படி, நிலையான நிலையில் மிகவும் நிலையான எளிய பொருட்களின் உருவாக்கத்தின் என்டல்பி எந்த வெப்பநிலையிலும் 0 ஆகும். 298 K வெப்பநிலையில் பொருட்களின் உருவாக்கத்தின் நிலையான என்தல்பிகள் குறிப்பு புத்தகங்களில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.
"உருவாக்கத்தின் என்டல்பி" என்ற கருத்து சாதாரண பொருட்களுக்கு மட்டுமல்ல, கரைசலில் உள்ள அயனிகளுக்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த வழக்கில், H + அயன் குறிப்பு புள்ளியாக எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது, இதற்கு நீர்வாழ் கரைசலில் உருவாக்கத்தின் நிலையான என்டல்பி பூஜ்ஜியமாக கருதப்படுகிறது: 
முடிவு 2. ஒரு இரசாயன எதிர்வினையின் நிலையான என்டல்பி
எதிர்வினைகள் மற்றும் எதிர்வினை தயாரிப்புகளின் எரிப்பு என்டல்பிகளுக்கு இடையிலான வேறுபாட்டிற்கு சமம் (ஸ்டோச்சியோமெட்ரிக் குணகங்களைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது):
(c"எரிதல்" என்று பொருள்). ஒரு பொருளின் எரிப்பு நிலையான என்டல்பி (வெப்பம்) என்பது ஒரு பொருளின் ஒரு மோலின் முழுமையான ஆக்சிஜனேற்றத்தின் எதிர்வினையின் என்டல்பி ஆகும். இந்த விளைவு பொதுவாக கரிம எதிர்வினைகளின் வெப்ப விளைவுகளை கணக்கிட பயன்படுகிறது.
முடிவு 3. ஒரு இரசாயன எதிர்வினையின் என்டல்பி என்பது இரசாயனப் பிணைப்புகள் உடைந்து உருவாகும் ஆற்றல்களின் வேறுபாட்டிற்கு சமம்.
தொடர்பு ஆற்றல் A-B ஒரு பிணைப்பை உடைக்கத் தேவையான ஆற்றலைப் பெயரிடவும், அதன் விளைவாக வரும் துகள்களை எல்லையற்ற தூரத்தில் பிரிக்கவும்:
AB (g) A (g) + B (g) .
தொடர்பு ஆற்றல் எப்போதும் நேர்மறையாக இருக்கும்.
குறிப்பு புத்தகங்களில் உள்ள பெரும்பாலான தெர்மோகெமிக்கல் தரவு 298 K வெப்பநிலையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. மற்ற வெப்பநிலைகளில் வெப்ப விளைவுகளை கணக்கிட, பயன்படுத்தவும் கிர்ச்சோஃப் சமன்பாடு:
(வேறுபட்ட வடிவம்) (3.7)
(ஒருங்கிணைந்த வடிவம்) (3.8)
எங்கே சி ப- எதிர்வினை தயாரிப்புகள் மற்றும் தொடக்கப் பொருட்களின் ஐசோபரிக் வெப்ப திறன்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு. வித்தியாசம் என்றால் டி 2 - டி 1 சிறியது, நீங்கள் ஏற்றுக்கொள்ளலாம் சி ப= தொடர்ந்து. ஒரு பெரிய வெப்பநிலை வேறுபாடு இருந்தால், வெப்பநிலை சார்பு பயன்படுத்த வேண்டியது அவசியம் சி ப(டி) வகை:
குணகங்கள் எங்கே அ, பி, cமுதலியன தனிப்பட்ட பொருட்களுக்கு அவை குறிப்பு புத்தகத்திலிருந்து எடுக்கப்படுகின்றன, மேலும் அடையாளம் தயாரிப்புகள் மற்றும் உலைகளுக்கு இடையிலான வேறுபாட்டைக் குறிக்கிறது (குணங்களை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது).
எடுத்துக்காட்டுகள்
எடுத்துக்காட்டு 3-1. 298 K இல் திரவ மற்றும் வாயு நீர் உருவாவதற்கான நிலையான என்தல்பிகள் முறையே -285.8 மற்றும் -241.8 kJ/mol ஆகும். இந்த வெப்பநிலையில் நீரின் ஆவியாதல் என்டல்பியைக் கணக்கிடுங்கள்.
தீர்வு. உருவாக்கத்தின் என்டால்பிகள் பின்வரும் எதிர்வினைகளுக்கு ஒத்திருக்கும்:
H 2 (g) + SO 2 (g) = H 2 O (l), எச் 1 0 = -285.8;
H 2 (g) + SO 2 (g) = H 2 O (g), எச் 2 0 = -241.8.
இரண்டாவது எதிர்வினை இரண்டு நிலைகளில் மேற்கொள்ளப்படலாம்: முதலில், ஹைட்ரஜனை எரித்து முதல் எதிர்வினையின் படி திரவ நீரை உருவாக்கவும், பின்னர் தண்ணீரை ஆவியாக்கவும்:
H 2 O (l) = H 2 O (g), எச் 0 isp = ?
பின்னர், ஹெஸ்ஸின் சட்டத்தின்படி,
எச் 1 0 + எச் 0 isp = எச் 2 0 ,
எங்கே எச் 0 isp = -241.8 - (-285.8) = 44.0 kJ/mol.
பதில். 44.0 kJ/mol.
எடுத்துக்காட்டு 3-2.எதிர்வினையின் என்டல்பியைக் கணக்கிடுங்கள்
6C (g) + 6H (g) = C 6 H 6 (g)
a) உருவாக்கத்தின் என்டல்பி மூலம்; b) ஆற்றல்களை பிணைப்பதன் மூலம், C 6 H 6 மூலக்கூறில் உள்ள இரட்டைப் பிணைப்புகள் நிலையானவை என்ற அனுமானத்தின் கீழ்.
தீர்வு. a) உருவாக்கத்தின் என்டல்பிகள் (kJ/mol இல்) குறிப்புப் புத்தகத்தில் காணப்படுகின்றன (உதாரணமாக, P.W. அட்கின்ஸ், இயற்பியல் வேதியியல், 5வது பதிப்பு, pp. C9-C15): எஃப் எச் 0 (C 6 H 6 (g)) = 82.93, எஃப் எச் 0 (C (g)) = 716.68, எஃப் எச் 0 (H (g)) = 217.97. எதிர்வினையின் என்டல்பி:
ஆர் எச் 0 = 82.93 - 6,716.68 - 6,217.97 = -5525 kJ/mol.
b) இந்த எதிர்வினையில், இரசாயன பிணைப்புகள் உடைக்கப்படுவதில்லை, ஆனால் அவை மட்டுமே உருவாகின்றன. நிலையான இரட்டைப் பிணைப்புகளின் தோராயத்தில், C 6 H 6 மூலக்கூறு 6 C-H பிணைப்புகள், 3 C-C பிணைப்புகள் மற்றும் 3 C=C பிணைப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. பாண்ட் ஆற்றல்கள் (kJ/mol இல்) (P.W.Atkins, Physical Chemistry, 5வது பதிப்பு, ப. C7): ஈ(C-H) = 412, ஈ(C-C) = 348, ஈ(C=C) = 612. எதிர்வினையின் என்டல்பி:
ஆர் எச் 0 = -(6,412 + 3,348 + 3,612) = -5352 kJ/mol.
பென்சீன் மூலக்கூறில் ஒற்றை C-C பிணைப்புகள் மற்றும் இரட்டை C=C பிணைப்புகள் இல்லை, ஆனால் 6 நறுமண C C பிணைப்புகள் இருப்பதால் சரியான முடிவு -5525 kJ/mol உடன் வேறுபாடு ஏற்படுகிறது.
பதில். a) -5525 kJ/mol; b) -5352 kJ/mol.
எடுத்துக்காட்டு 3-3.குறிப்புத் தரவைப் பயன்படுத்தி, எதிர்வினையின் என்டல்பியைக் கணக்கிடுங்கள்
3Cu (tv) + 8HNO 3(aq) = 3Cu(NO 3) 2(aq) + 2NO (g) + 4H 2 O (l)
தீர்வு. எதிர்வினைக்கான சுருக்கமான அயனி சமன்பாடு:
3Cu (s) + 8H + (aq) + 2NO 3 - (aq) = 3Cu 2+ (aq) + 2NO (g) + 4H 2 O (l).
ஹெஸ்ஸின் சட்டத்தின்படி, எதிர்வினையின் என்டல்பி இதற்கு சமம்:
ஆர் எச் 0 = 4எஃப் எச் 0 (H 2 O (l)) + 2 எஃப் எச் 0 (NO (g)) + 3 எஃப் எச் 0 (Cu 2+ (aq)) - 2 எஃப் எச் 0 (NO 3 - (aq))
(தாமிரம் மற்றும் H + அயனியின் உருவாக்கத்தின் என்டல்பிகள் சமம், வரையறையின்படி, 0). உருவாக்கத்தின் என்டல்பிகளின் மதிப்புகளை மாற்றியமைத்து (P.W.Atkins, Physical Chemistry, 5th பதிப்பு, pp. C9-C15), நாம் காண்கிறோம்:
ஆர் எச் 0 = 4 (-285.8) + 2 90.25 + 3 64.77 - 2 (-205.0) = -358.4 kJ
(தாமிரத்தின் மூன்று மோல்களின் அடிப்படையில்).
பதில். -358.4 கி.ஜே.
எடுத்துக்காட்டு 3-4. 298 K இல் உருவாகும் என்டல்பி கொடுக்கப்பட்டால், 1000 K இல் மீத்தேன் எரிப்பு என்டல்பியைக் கணக்கிடவும்: எஃப் எச் 0 (CH 4) = -17.9 kcal/mol, எஃப் எச் 0 (CO 2) = -94.1 kcal/mol, எஃப் எச் 0 (H 2 O (g)) = -57.8 kcal/mol. 298 முதல் 1000 K வரை உள்ள வாயுக்களின் வெப்பத் திறன் (கலோரி/(மோல். கே)) இதற்கு சமம்:
C p (CH 4) = 3.422 + 0.0178. டி, சி ப(O2) = 6.095 + 0.0033. டி,
C p (CO 2) = 6.396 + 0.0102. டி, சி ப(H 2 O (g)) = 7.188 + 0.0024. டி.
தீர்வு. மீத்தேன் எரிப்பு எதிர்வினையின் என்டல்பி
CH 4 (g) + 2O 2 (g) = CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
298 K இல் இதற்குச் சமம்:
94.1 + 2 (-57.8) - (-17.9) = -191.8 kcal/mol.
வெப்பநிலையின் செயல்பாடாக வெப்ப திறன்களில் உள்ள வேறுபாட்டைக் கண்டுபிடிப்போம்:
சி ப = சி ப(CO2) + 2 சி ப(H 2 O (g)) - சி ப(CH 4) - 2 சி ப(O2) =
= 5.16 - 0.0094டி(cal/(mol K)).
1000 K இல் எதிர்வினையின் என்டல்பி கிர்ச்சோஃப் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படுகிறது:
= + 
= -191800 + 5.16
(1000-298) - 0.0094 (1000 2 -298 2)/2 = -192500 cal/mol.
பதில். -192.5 கிலோகலோரி/மோல்.
பணிகள்
3-1. 500 கிராம் ஆல் (mp 658 o C,) பரிமாற்றத்திற்கு எவ்வளவு வெப்பம் தேவைப்படுகிறது எச் 0 pl = 92.4 cal/g), அறை வெப்பநிலையில், உருகிய நிலையில் எடுக்கப்பட்டால், சி ப(Al TV) = 0.183 + 1.096 10 -4 டி cal/(g K)?
3-2. 1000 K வெப்பநிலையில் திறந்த பாத்திரத்தில் ஏற்படும் CaCO 3 (s) = CaO (s) + CO 2 (g) வினையின் நிலையான என்டல்பி 169 kJ/mol ஆகும். இந்த எதிர்வினையின் வெப்பம் என்ன, அதே வெப்பநிலையில் நிகழ்கிறது, ஆனால் ஒரு மூடிய பாத்திரத்தில்?
3-3. திரவ பென்சீன் உருவாக்கத்தின் நிலையான என்டல்பி 49.0 kJ/mol எனில் 298 K இல் அதன் உருவாக்கத்தின் நிலையான உள் ஆற்றலைக் கணக்கிடுங்கள்.
3-4. மணிக்கு N 2 O 5 (g) உருவாகும் என்டல்பியைக் கணக்கிடவும் டிபின்வரும் தரவுகளின் அடிப்படையில் = 298 K:
2NO(g) + O 2 (g) = 2NO 2 (g), எச் 1 0 = -114.2 kJ/mol,
4NO 2 (g) + O 2 (g) = 2N 2 O 5 (g), எச் 2 0 = -110.2 kJ/mol,
N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g), எச் 3 0 = 182.6 kJ/mol.
3-5. 25 o C இல் -குளுக்கோஸ், -பிரக்டோஸ் மற்றும் சுக்ரோஸ் ஆகியவற்றின் எரிப்பு என்தால்பிகள் -2802,
முறையே -2810 மற்றும் -5644 kJ/mol. சுக்ரோஸின் நீராற்பகுப்பின் வெப்பத்தைக் கணக்கிடுங்கள்.
3-6. டைபோரேன் B 2 H 6 (g) இல் உருவாகும் என்டல்பியை தீர்மானிக்கவும் டிபின்வரும் தரவுகளிலிருந்து = 298 K:
B 2 H 6 (g) + 3O 2 (g) = B 2 O 3 (tv) + 3H 2 O (g), எச் 1 0 = -2035.6 kJ/mol,
2B(tv) + 3/2 O 2 (g) = B 2 O 3 (tv), எச் 2 0 = -1273.5 kJ/mol,
H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) = H 2 O (g), எச் 3 0 = -241.8 kJ/mol.
3-7. எளிய பொருட்களிலிருந்து துத்தநாக சல்பேட் உருவாகும் வெப்பத்தைக் கணக்கிடுங்கள் டி= 298 K பின்வரும் தரவுகளின் அடிப்படையில்.
எந்த ஒரு பொருளிலும் குறிப்பிட்ட அளவு வெப்பம் இருக்கும். இந்த வெப்பம் என்டல்பி என்று அழைக்கப்படுகிறது. என்டல்பி என்பது ஒரு அமைப்பின் ஆற்றலைக் குறிக்கும் அளவு. இயற்பியல் மற்றும் வேதியியலில், இது எதிர்வினையின் வெப்பத்தைக் காட்டுகிறது. இது உள் ஆற்றலுக்கு மாற்றாகும், மேலும் இந்த மதிப்பு பெரும்பாலும் தொடர்ச்சியான அழுத்தத்தில் குறிக்கப்படுகிறது, கணினியில் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றல் இருப்பு இருக்கும்போது.
வழிமுறைகள்
1. உடல் மற்றும் வேதியியல் செயல்முறைகளில், வெப்பம் ஒரு உடலில் இருந்து மற்றொன்றுக்கு மாற்றப்படுகிறது. வழக்கமான அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலையில் இது அனுமதிக்கப்படுகிறது. வளிமண்டல அழுத்தம் பாரம்பரியமாக தொடர்ச்சியான அழுத்தத்தின் பாத்திரத்தை வகிக்கிறது. உள் ஆற்றலைப் போலவே என்டல்பியும் நிலையின் செயல்பாடாகும்.உள் ஆற்றல் என்பது ஒவ்வொரு அமைப்பின் இயக்கவியல் மற்றும் சாத்தியமான ஆற்றல்களின் கூட்டுத்தொகையாகும். இது என்டல்பி சமன்பாட்டிற்கான அடிப்படையாகும். என்டால்பி என்பது உள் ஆற்றல் மற்றும் அழுத்தத்தின் கூட்டுத்தொகையானது அமைப்பின் கன அளவு மூலம் பெருக்கப்படுகிறது மற்றும் இதற்கு சமம்: H = U + pV, இதில் p என்பது கணினியில் அழுத்தம், V என்பது அமைப்பின் தொகுதி. மேலே உள்ள சூத்திரம் இதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அழுத்தம், அளவு மற்றும் உள் ஆற்றல் ஆகிய மூன்று மதிப்புகளும் கொடுக்கப்பட்டால் என்டல்பியைக் கணக்கிடுங்கள். இருப்பினும், தூரத்தில் என்டல்பி எப்போதும் இந்த முறையில் கணக்கிடப்படுவதில்லை. இது தவிர, என்டல்பியை கணக்கிடுவதற்கு பல முறைகள் உள்ளன.
2. இலவச ஆற்றல் மற்றும் என்ட்ரோபியை அறிந்து, கணக்கிட முடியும் என்டல்பி. இலவச ஆற்றல், அல்லது கிப்ஸ் ஆற்றல், அமைப்பின் என்டல்பியின் ஒரு பகுதியாக வேலையாக மாற்றப்படுகிறது, மேலும் என்டல்பிக்கும் வெப்பநிலைக்கும் இடையே உள்ள வேறுபாட்டிற்கு சமம்: ?G=?H-T?S (?H, ?G, ?எஸ் - அளவுகளின் அதிகரிப்பு) இந்த சூத்திரத்தில் உள்ள என்ட்ரோபி என்பது அமைப்பின் துகள்களின் சீர்குலைவின் அளவீடு ஆகும். இது அதிகரிக்கும் வெப்பநிலை T மற்றும் அழுத்தத்துடன் அதிகரிக்கிறது. எப்போது?ஜி<0 процесс идет самостоятельно, при?G>0 - வேலை செய்யாது.
3. கூடுதலாக, என்டல்பி இரசாயன எதிர்வினை சமன்பாட்டிலிருந்தும் கணக்கிடப்படுகிறது. A+B=C வடிவத்தின் இரசாயன எதிர்வினை சமன்பாடு கொடுக்கப்பட்டால், பிறகு என்டல்பிசூத்திரத்தால் தீர்மானிக்க முடியும்: dH=dU+?nRT, எங்கே?n=nk-nн (nk மற்றும் nN என்பது எதிர்வினை தயாரிப்புகளின் மோல்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் ஆரம்பப் பொருட்களின் எண்ணிக்கை) ஒரு ஐசோபரிக் செயல்பாட்டில், என்ட்ரோபி என்பது வெப்பத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கு சமம். அமைப்பு: dq = dH. தொடர்ச்சியான அழுத்தத்தில், என்டல்பி சமம் :H=?CpdTIஎன்டல்பி மற்றும் என்ட்ரோபி காரணிகள் ஒன்றையொன்று சமநிலைப்படுத்தினால், என்டல்பி அதிகரிப்பு வெப்பநிலை மற்றும் என்ட்ரோபி அதிகரிப்பின் உற்பத்திக்கு சமம்:?H=T?S
கணக்கிடும் பொருட்டு அளவு வெப்பம்ஒரு பொருளால் பெறப்பட்ட அல்லது கொடுக்கப்பட்டால், அதன் வெகுஜனத்தையும், வெப்பநிலையின் உருமாற்றத்தையும் கண்டறிவது அவசியம். குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன்களின் அட்டவணையைப் பயன்படுத்தி, கொடுக்கப்பட்ட பொருளுக்கு இந்த மதிப்பைக் கண்டறிந்து, சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி வெப்பத்தின் எண்ணிக்கையைக் கணக்கிடுங்கள். எரிபொருளை எரிக்கும் போது வெளியிடப்படும் வெப்பத்தின் அளவை அதன் நிறை மற்றும் குறிப்பிட்ட எரிப்பு வெப்பத்தை அறிவதன் மூலம் தீர்மானிக்க முடியும். உருகும் மற்றும் ஆவியாதல் அதே நிலைமை.
உனக்கு தேவைப்படும்
- வெப்ப எண்ணை தீர்மானிக்க, ஒரு கலோரிமீட்டர், தெர்மோமீட்டர், செதில்கள், பொருட்களின் வெப்ப பண்புகளின் அட்டவணைகள் ஆகியவற்றை எடுத்துக் கொள்ளுங்கள்.
வழிமுறைகள்
1. உடலால் கொடுக்கப்பட்ட அல்லது பெறப்பட்ட வெப்பத்தின் அளவைக் கணக்கிடுதல்.உடலின் வெகுஜனத்தை கிலோகிராமில் அளவிடவும், பின்னர் வெப்பநிலையை அளந்து அதை சூடாக்கவும், முடிந்தவரை வெளிப்புற சூழலுடன் தொடர்பைக் கட்டுப்படுத்தவும், மீண்டும் வெப்பநிலையை அளவிடவும். இதைச் செய்ய, வெப்ப-இன்சுலேட்டட் பாத்திரத்தை (கலோரிமீட்டர்) பயன்படுத்தவும். உண்மையில், இது இந்த வழியில் செய்யப்படலாம்: அறை வெப்பநிலையில் எந்த உடலையும் எடுத்துக் கொள்ளுங்கள், இது அதன் ஆரம்ப மதிப்பாக இருக்கும். இதற்குப் பிறகு, கலோரிமீட்டரில் சூடான நீரை ஊற்றி, அங்கு உடலை மூழ்கடிக்கவும். சிறிது நேரம் கழித்து (உடனடியாக இல்லை, உடல் சூடாக வேண்டும்), நீரின் வெப்பநிலையை அளவிடவும், அது உடல் வெப்பநிலைக்கு சமமாக இருக்கும். குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன் அட்டவணையில், ஆய்வின் கீழ் உள்ள உடல் தயாரிக்கப்படும் பொருளுக்கு இந்த மதிப்பைக் கண்டறியவும். பின்னர் அது பெற்ற வெப்பத்தின் அளவு குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன் மற்றும் உடலின் நிறை மற்றும் அதன் வெப்பநிலையின் உருமாற்றம் (Q = c m (t2-t1)) ஆகியவற்றின் தயாரிப்புக்கு சமமாக இருக்கும். முடிவு ஜூல்களில் பெறப்படும். வெப்பநிலையை டிகிரி செல்சியஸில் அளவிடலாம். வெப்ப எண் நேர்மறையாக மாறினால், உடல் வெப்பமடைகிறது; எதிர்மறையாக இருந்தால், அது குளிர்ச்சியடைகிறது.
2. எரிபொருள் எரிப்பு போது வெப்ப எண் கணக்கீடு. எரியும் எரிபொருளின் வெகுஜனத்தை அளவிடவும். எரிபொருள் திரவமாக இருந்தால், அதன் அளவை அளவிடவும் மற்றும் ஒரு சிறப்பு அட்டவணையில் எடுக்கப்பட்ட அடர்த்தியால் பெருக்கவும். இதற்குப் பிறகு, குறிப்பு அட்டவணையில், இந்த எரிபொருளின் எரிப்பு குறிப்பிட்ட வெப்பத்தைக் கண்டுபிடித்து அதன் வெகுஜனத்தால் பெருக்கவும். இதன் விளைவாக எரிபொருள் எரிப்பு போது வெளியிடப்படும் வெப்ப அளவு இருக்கும்.
3. உருகும் மற்றும் ஆவியாதல் ஆகியவற்றின் போது வெப்ப எண்ணைக் கணக்கிடுதல்.உருகும் உடலின் நிறை மற்றும் ஒரு சிறப்பு அட்டவணையில் இருந்து கொடுக்கப்பட்ட பொருளுக்கு உருகும் குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன் ஆகியவற்றை அளவிடவும். இந்த மதிப்புகளைப் பெருக்கி, உருகும் போது உடலால் உறிஞ்சப்படும் வெப்பத்தின் எண்ணிக்கையைப் பெறுங்கள். படிகமயமாக்கலின் போது அதே எண்ணிக்கையிலான வெப்பம் உடலால் வெளியிடப்படுகிறது.ஒரு திரவத்தின் ஆவியாதல் போது உறிஞ்சப்படும் வெப்பத்தின் எண்ணிக்கையை அளவிட, அதன் வெகுஜனத்தைக் கண்டறியவும், அதே போல் ஆவியாதல் குறிப்பிட்ட வெப்பத்தையும் கண்டறியவும். இந்த அளவுகளின் தயாரிப்பு ஆவியாதல் போது கொடுக்கப்பட்ட திரவத்தால் உறிஞ்சப்படும் வெப்பத்தின் எண்ணிக்கையைக் கொடுக்கும். ஒடுக்கத்தின் போது, ஆவியாதல் போது உறிஞ்சப்பட்ட அதே அளவு வெப்பம் வெளியிடப்படும்.
தலைப்பில் வீடியோ
வெப்ப விளைவுவெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பு அதில் ஒரு வேதியியல் எதிர்வினை நிகழ்வதன் விளைவாக எழுகிறது, இருப்பினும், அது அதன் மோதல்களில் ஒன்றல்ல. சில நிபந்தனைகள் பூர்த்தி செய்யப்பட்டால் மட்டுமே இந்த மதிப்பை தீர்மானிக்க முடியும்.
வழிமுறைகள்
1. வெப்ப பிரதிநிதித்துவம் விளைவுமற்றும் ஒரு வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பின் என்டல்பியின் பிரதிநிதித்துவத்துடன் குறுகிய தொடர்புடையது. இது ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தம் அடையும் போது வெப்பமாக மாற்றக்கூடிய வெப்ப ஆற்றல் ஆகும். இந்த மதிப்பு அமைப்பின் சமநிலை நிலையை வகைப்படுத்துகிறது.
2. எந்தவொரு இரசாயன எதிர்வினையும் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு வெப்பத்தின் வெளியீடு அல்லது உறிஞ்சுதலுடன் மாறாமல் இருக்கும். இந்த வழக்கில், எதிர்வினை என்பது அமைப்பின் தயாரிப்புகளில் உலைகளின் செல்வாக்கைக் குறிக்கிறது. இந்த வழக்கில், வெப்ப விளைவு, அமைப்பின் என்டல்பியில் ஏற்படும் மாற்றத்துடன் தொடர்புடையது மற்றும் அதன் தயாரிப்புகள் எதிர்வினைகளால் அறிவிக்கப்பட்ட வெப்பநிலையைப் பெறுகின்றன.
3. சரியான வெப்ப நிலைகளின் கீழ் விளைவுஇரசாயன எதிர்வினையின் தன்மையை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது. பதற்றத்தின் வேலையைத் தவிர வேறு எந்த வேலையையும் கணினி செய்யாது என்றும், அதன் தயாரிப்புகள் மற்றும் செயல்படும் எதிர்வினைகளின் வெப்பநிலை சமமாக இருக்கும் என்றும் கருதப்படும் தரவு இவை.
4. இரண்டு வகையான இரசாயன எதிர்வினைகள் உள்ளன: ஐசோகோரிக் (தொடர்ச்சியான அளவு) மற்றும் ஐசோபாரிக் (தொடர் அழுத்தத்தில்). வெப்ப சூத்திரம் விளைவுமற்றும் இது போல் தெரிகிறது: dQ = dU + PdV, U என்பது அமைப்பின் ஆற்றல், P என்பது அழுத்தம், V என்பது தொகுதி.
5. ஒரு ஐசோகோரிக் செயல்பாட்டில், PdV என்ற சொல் பூஜ்ஜியமாக மாறும், ஏனெனில் தொகுதி மாறாது, அதாவது கணினி நீட்டிக்கப்படாது, எனவே dQ = dU. ஒரு ஐசோபாரிக் செயல்பாட்டில், அழுத்தம் தொடர்ந்து இருக்கும் மற்றும் தொகுதி அதிகரிக்கிறது, அதாவது கணினி நீட்டிக்கும் வேலையைச் செய்கிறது. இதன் விளைவாக, வெப்பத்தை கணக்கிடும் போது விளைவுமற்றும் அமைப்பின் ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்துடன், இந்த வேலையைச் செய்வதற்கு செலவழிக்கப்பட்ட ஆற்றல் சேர்க்கப்படுகிறது: dQ = dU + PdV.
6. PdV என்பது ஒரு தொடர்ச்சியான அளவு, எனவே இது வேறுபட்ட அடையாளத்தின் கீழ் சேர்க்கப்படலாம், எனவே dQ = d(U + PV). U + PV ஆனது வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பின் நிலையை முழுமையாக பிரதிபலிக்கிறது மற்றும் என்டல்பி நிலைக்கு ஒத்திருக்கிறது. இவ்வாறு, என்டல்பி என்பது ஒரு அமைப்பு நீட்டிக்கப்படும் போது செலவிடப்படும் ஆற்றல் ஆகும்.
7. குறிப்பாக அடிக்கடி வெப்பம் விளைவு 2 வகையான எதிர்வினைகள் - கலவைகள் மற்றும் எரிப்பு உருவாக்கம். எரிப்பு அல்லது உருவாக்கத்தின் வெப்பம் ஒரு அட்டவணை மதிப்பு, எனவே வெப்பம் விளைவுபொதுவாக, எதிர்வினைகளை அதில் உள்ள அனைத்து பொருட்களின் வெப்பத்தையும் சுருக்கமாகக் கணக்கிடலாம்.
தலைப்பில் வீடியோ
தெர்மோடைனமிக் முறைகள் என்டல்பிகள் மற்றும் உள் ஆற்றல்களின் முழுமையான மதிப்புகளைக் கண்டறிய முடியாது, ஆனால் அவற்றின் மாற்றங்களை மட்டுமே தீர்மானிக்க முடியும். அதே நேரத்தில், வேதியியல் ரீதியாக செயல்படும் அமைப்புகளின் வெப்ப இயக்கவியல் கணக்கீடுகளில், ஒற்றை குறிப்பு முறையைப் பயன்படுத்துவது வசதியானது. இந்த வழக்கில், என்டல்பி மற்றும் உள் ஆற்றல் ஆகியவை உறவின் மூலம் தொடர்புடையவை என்பதால், ஒரே ஒரு என்டல்பிக்கு ஒரு குறிப்பு முறையை அறிமுகப்படுத்தினால் போதுமானது. கூடுதலாக, வேதியியல் எதிர்வினைகளின் வெப்ப விளைவுகளை ஒப்பிட்டு முறைப்படுத்த, இது வினைபுரியும் பொருட்களின் இயற்பியல் நிலை மற்றும் வேதியியல் எதிர்வினைகள் நிகழும் நிலைமைகளைப் பொறுத்தது, பொருளின் நிலையான நிலை என்ற கருத்து அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. 1975 இல் தூய மற்றும் பயன்பாட்டு வேதியியல் சர்வதேச ஒன்றியத்தின் (IUPAC) வெப்ப இயக்கவியல் ஆணையத்தால் பரிந்துரைக்கப்பட்டபடி, நிலையான நிலை பின்வருமாறு வரையறுக்கப்பட்டது:
"வாயுக்களுக்கான நிலையான நிலை என்பது 1 இயற்பியல் வளிமண்டலத்தின் (101325 Pa) அழுத்தத்தில் ஒரு அனுமான இலட்சிய வாயுவின் நிலை. திரவங்கள் மற்றும் திடப்பொருட்களுக்கு, நிலையான நிலை என்பது ஒரு தூய திரவத்தின் நிலை அல்லது முறையே, 1 உடல் வளிமண்டலத்தின் அழுத்தத்தில் ஒரு தூய படிகப் பொருளாகும். கரைசல்களில் உள்ள பொருட்களுக்கு, நிலையான நிலை ஒரு அனுமான நிலை என்று எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது, இதில் ஒரு மோலார் கரைசலின் என்டல்பி (1 கிலோ கரைப்பானில் ஒரு பொருளின் 1 மோல்) எல்லையற்ற நீர்த்தத்தின் போது கரைசலின் என்டல்பிக்கு சமமாக இருக்கும். நிலையான நிலைகளில் உள்ள பொருட்களின் பண்புகள் சூப்பர்ஸ்கிரிப்ட் 0 ஆல் குறிக்கப்படுகின்றன." (ஒரு தூய பொருள் என்பது ஒரே மாதிரியான கட்டமைப்பு துகள்கள் (அணுக்கள், மூலக்கூறுகள், முதலியன) கொண்ட ஒரு பொருள் ஆகும்).
இந்த வரையறை ஒரு வாயு மற்றும் கரைந்த பொருளின் அனுமான நிலைகளைக் குறிக்கிறது, ஏனெனில் உண்மையான நிலைமைகளில் வாயுக்களின் நிலைகள் இலட்சியத்திலிருந்து அதிக அல்லது குறைந்த அளவிற்கு வேறுபடுகின்றன, மேலும் தீர்வுகளின் நிலைகள் சிறந்த தீர்விலிருந்து வேறுபடுகின்றன. எனவே, உண்மையான நிலைமைகளுக்கு நிலையான நிலைகளில் உள்ள பொருட்களின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளைப் பயன்படுத்தும் போது, உண்மையானவற்றிலிருந்து இந்த பண்புகளின் விலகலுக்கான திருத்தங்கள் அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த விலகல்கள் சிறியதாக இருந்தால், திருத்தங்களை அறிமுகப்படுத்த வேண்டிய அவசியமில்லை.
குறிப்பு புத்தகங்களில், வெப்ப இயக்கவியல் அளவுகள் பொதுவாக நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் கொடுக்கப்படுகின்றன: அழுத்தம் ஆர் 0 =101325Pa மற்றும் வெப்பநிலை டி 0 =0K அல்லது டி 0 =298.15K (25 0 C). பொருட்களின் மொத்த என்டல்பிகளின் அட்டவணையை உருவாக்கும் போது, வெப்பநிலையில் அவற்றின் நிலையான நிலை என்டல்பிகளுக்கான தொடக்க புள்ளியாக எடுத்துக் கொள்ளப்பட்டது. டி 0 =0K அல்லது டி 0 =298.15K.
பொருட்களில், இருப்பது சுத்தமானஇரசாயன கூறுகள் மிகவும் நிலையான கட்டத்தில்நிபந்தனை ஆர் 0 = 101325 Pa மற்றும் என்டல்பி குறிப்பு வெப்பநிலை T 0 மதிப்பை எடுக்கும் என்டல்பி பூஜ்ஜியத்திற்கு சமம்: . (உதாரணமாக, வாயு நிலையில் உள்ள பொருட்களுக்கு: O 2, N 2, H 2, Cl 2, F 2, முதலியன, C (கிராஃபைட்) மற்றும் உலோகங்கள் (திட படிகங்கள்)).
இரசாயன கலவைகளுக்கு(CO 2, H 2 O, முதலியன) மற்றும் தூய இரசாயன கூறுகளாக இருக்கும் பொருட்களுக்கு, மிகவும் நிலையான நிலையில் இல்லை(O, N, முதலியன) என்டல்பிமணிக்கு ஆர் 0 =101325Pa மற்றும் டி 0 பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமாக இல்லை: .
என்டல்பிமணிக்கு இரசாயன கலவைகள் ஆர் 0 மற்றும் டி 0 எனக் கருதப்படுகிறது உருவாக்கத்தின் வெப்ப விளைவுக்கு சமம்இந்த அளவுருக்களின் கீழ் தூய இரசாயன கூறுகளிலிருந்து அவற்றை, அதாவது. . எனவே, T 0 = 0 K: மற்றும் T 0 = 298.15 K: இல்.
வெப்பநிலையில் எந்த பொருளின் என்டல்பி டிஒரு ஐசோபாரிக் செயல்முறையில் வழங்கப்பட வேண்டிய வெப்பத்தின் அளவிற்கு சமமாக இருக்கும், இதனால் வெப்பநிலையில் தூய இரசாயன கூறுகளிலிருந்து டி 0 கொடுக்கப்பட்ட பொருளைப் பெற்று வெப்பநிலையில் இருந்து சூடாக்கவும் டி 0 முதல் வெப்பநிலை டி, அதாவது எந்தவொரு பொருளின் என்டல்பியைக் கணக்கிடுவதற்கான சூத்திரம்:
, அல்லது மிகவும் சிறிய குறியீட்டுடன் எங்களிடம் உள்ளது:
,
இதில் "o" என்ற மேலெழுத்து என்பது பொருள் நிலையான நிலையில் உள்ளது என்று பொருள் ஆர் 0 =101325Pa; - வெப்பநிலையில் ஒரு பொருளின் உருவாக்கம் என்டல்பி டிதூய இரசாயன கூறுகளிலிருந்து 0; = – பொருளின் வெப்பத் திறனுடன் தொடர்புடைய அதிகப்படியான என்டல்பி, - மொத்த என்டல்பி, பொருளின் உருவாக்கத்தின் என்டல்பியை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கிறது.
க்கு டி 0 = 0:
,
க்கு டி= 298.15 கே:
வெப்பநிலையில் என்டல்பியை கணக்கிடுவதற்கான திட்டம் டிவடிவத்தில் வழங்க முடியும்.
பணி 1.ஒரு இரசாயன எதிர்வினையின் நிலையான என்டல்பி மற்றும் நிலையான என்ட்ரோபியைக் கணக்கிடுங்கள். Fe 2 O 3 (k) + 3H 2 = 2Fe (k) + 3H 2 O (g) வினையானது 298°K (நேரடி அல்லது தலைகீழ்) எந்தத் திசையில் நிகழும் என்பதைத் தீர்மானிக்கவும். எதிர்வினையின் இரு திசைகளும் சமமாக இருக்கும் வெப்பநிலையைக் கணக்கிடுங்கள்.
ΔHр-tions = Σ∆H 0 cont – Σ∆H 0 அவுட். பொருட்களின் நிலையான என்டல்பிகளுக்கான குறிப்புத் தரவைப் பயன்படுத்தி, நாங்கள் காண்கிறோம்:
ΔHp-tion = (2·ΔH 0 Fe+3·ΔH 0 H 2 O)- (ΔH 0 Fe 2 O 3 +3·ΔH 0 H 2) = 2·0 + 3·(- 241.82) – (-822.16 ) - 3·0 = 96.7 kJ.
ΔSр-tion=ΣS 0 தொடர் - ΣS 0 அவுட். பொருட்களின் நிலையான என்ட்ரோபிகளுக்கான குறிப்புத் தரவைப் பயன்படுத்தி, நாங்கள் காண்கிறோம்:
ΔSр-tions = (2·S 0 Fe + 3·S 0 H2O) - (S 0 Fe 2 O 3 + 3·S 0 H 2) = 2·27.15 + 3·188.7 – 89.96 - 3·131 = 137.44 J /K = 0.13744 kJ/K.
ΔG = ΔH - TΔS = 96.7 - 298 ·0.13744 = 55.75 kJ.
T=298°K இல், ΔG > 0 - எதிர்வினை தன்னிச்சையாக நிகழாது, அதாவது. எதிர்வினை எதிர் திசையில் தொடரும்.
ΔH – TΔS = 0, பின்னர் ΔH = TΔS மற்றும் T= ΔH/ΔS= 96.7/0.13744 = 703.58 K.
T = 703.58 K இல், எதிர்வினை முன்னோக்கி மற்றும் தலைகீழ் திசைகளில் சமமாக தொடரும்.
பணி 2.கிப்ஸ் ஆற்றலைக் கணக்கிட்டு, 1000 மற்றும் 3000 K. Cr 2 O 3 (s) + 3C (s) = 2Cr (s) + 3CO (g) வெப்பநிலையில் ஏற்படும் எதிர்வினையின் சாத்தியத்தை தீர்மானிக்கவும்.
வெளிப்பாட்டின் படி கிப்ஸ் ஆற்றலைக் கணக்கிடுகிறோம்:
பொருட்களின் நிலையான என்டல்பிகளுக்கான குறிப்புத் தரவைப் பயன்படுத்தி, நாங்கள் காண்கிறோம்:
ΔHp-tion = (2 ΔH 0 Cr + 3 ΔH 0 CO) - (ΔH 0 Cr 2 O 3 + 3 ΔH 0 C) = 2 0 + 3 (- 110.6) - (-1141) - 3·0 = 809.2 kJ .
இதேபோல், பொருட்களின் நிலையான என்ட்ரோபிகளுக்கான குறிப்புத் தரவைப் பயன்படுத்தி, நாம் காண்கிறோம்:
ΔSр-tion= (2·S 0 Cr + 3·S 0 CO) - (S 0 Cr 2 O 3 +3·S 0 C)=23.6+3·197.7– 81.2 - 3·5 .7 = 542 J/ K = 0.542 kJ/K.
1000 K இல் கிப்ஸ் ஆற்றலைக் கண்டுபிடிப்போம்:
ΔG 1000 = ΔH – TΔS= 809.2 – 1000 0.542 = 267.2 kJ
ΔG1000 >
கிப்ஸ் ஆற்றலை 3000 K இல் கண்டுபிடிப்போம்:
ΔG 3000 = ΔH – TΔS = 809.2 – 3000 0.542 = - 816.8 kJ
ΔG3000 ˂0, எனவே, எதிர்வினை தன்னிச்சையாக தொடர்கிறது.
பணி 3.நிலையான நிலைமைகளின் கீழ், ஒரு வெப்பமண்டல எதிர்வினை சாத்தியமற்றது என்பதை எவ்வாறு விளக்குவது: CO 2 (g) + H 2 (g) ↔ CO (g) + H 2 O (l)? இந்த எதிர்வினைக்கு ΔG ஐக் கணக்கிடவும். எந்த வெப்பநிலையில் இந்த எதிர்வினை தன்னிச்சையாக மாறும்?
இந்த எதிர்வினையின் ΔG ஐ கணக்கிடுவோம்:
ΔG = ΔH - TΔS
இதைச் செய்ய, முதலில் எதிர்வினையின் ΔH மற்றும் ΔS ஐ தீர்மானிக்கிறோம்:
ΔHр-tions = Σ∆H 0 cont – Σ∆H 0 அவுட் மற்றும் ΔSр-tions=ΣS 0 cont – ΣS 0 அவுட்.
நிலையான என்டல்பிகள் மற்றும் பொருட்களின் என்ட்ரோபிகளுக்கான குறிப்புத் தரவைப் பயன்படுத்தி, நாங்கள் காண்கிறோம்:
ΔHр-tion= (ΔH 0 H 2 O(l) + ΔH 0 CO) - (ΔH 0 CO 2 + ΔH 0 H 2) = -110.5 + (-285.8) – (393.5) - 0 = -2.8 kJ.
ΔSр-tion= S 0 H 2 O(l) + S 0 CO - S 0 CO 2 - S 0 H 2 = 197.5 + 70.1 - 213.7 - 130.52 = -76.6 J/K = 0.0766 kJ/K.
நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் கிப்ஸ் ஆற்றலைக் கண்டுபிடிப்போம்
ΔGp-tion= ΔH – TΔS= -2.8 + 298 · 0.0766=20 kJ
ΔG> 0, எனவே, எதிர்வினை தன்னிச்சையாக நிகழாது.
எந்த வெப்பநிலையில் இந்த எதிர்வினை தன்னிச்சையாக மாறும் என்பதைக் கண்டுபிடிப்போம்: T = ΔH/ΔS = -2.8/(-0.0766) = 36.6 K.
பணி 4.அட்டவணைப்படுத்தப்பட்ட தரவுகளின் அடிப்படையில் ΔG மற்றும் ΔS ஐக் கணக்கிட்டு, எதிர்வினையின் வெப்ப விளைவைத் தீர்மானிக்கவும்: 2NO (g) + Cl 2 (g) ↔ 2NOCl (g). ஹைட்ரஜன் குளோரைடு வாயு மிகவும் தீவிரமாக என்ன வினைபுரியும் (1 மோலுக்கு): அலுமினியம் அல்லது தகரம்? இரண்டு எதிர்வினைகளின் ΔG 0 ஐக் கணக்கிட்டு உங்கள் பதிலைக் கொடுங்கள். எதிர்வினை பொருட்கள் திட உப்பு மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயு.
அலுமினியத்துடன் வாயு ஹைட்ரஜன் குளோரைடு (1 mol க்கு) தொடர்புகளின் எதிர்வினைக்கு ΔG 0 ஐக் கணக்கிடுவோம்:
2Al(t) + 6HCl (g) = 2AlCl 3 (t) + 3H 2
ΔG 0 r-tion = ΣΔG 0 தொடர் - ΣΔG 0 அவுட்
ΔG 0 r-tion 1 = (2 ΔG 0 AlCl 3 +3 ΔG 0 H 2) - (2 ΔG 0 Al + 6 ΔG 0 HCl)
ΔG 0 r-tion 1 = 2·(-636.8) + 3·0- 2·0- 6·(-95.27) = -701.98 kJ
Al இன் 2 மோல்கள் எதிர்வினையில் பங்கேற்கின்றன, பின்னர் ΔGр-tion 1 1 Al இன் மோல் ΔG 0 р-TION 1 = -701.98 / 2 = -350.99 kJ க்கு சமம்.
தகரத்துடன் வாயு ஹைட்ரஜன் குளோரைடு (1 mol) வினைக்கு ΔG 0 ஐக் கணக்கிடுவோம்:
Sn(s) + 2HCl (g) = SnCl 2 (s) + H 2
ΔG 0 r-tion 2 =(ΔG 0 SnCl2(s) + ΔG 0 H2) - (ΔG 0 Sn + ΔG 0 HCl)
ΔG 0 r-tion 2 = -288.4 + 0- 0- 2·(-95.27) = -97.86 kJ/mol
இரண்டு எதிர்வினைகளும் ΔG0˂0 ஐக் கொண்டிருக்கின்றன, எனவே அவை முன்னோக்கி செல்லும் திசையில் தன்னிச்சையாக செல்கின்றன, ஆனால் வாயு ஹைட்ரஜன் குளோரைடு அலுமினியத்துடன் மிகவும் தீவிரமாக தொடர்பு கொள்ளும், ஏனெனில் ΔG 0 r-tion 1 ˂ ΔG 0 r-tion 2
பணி 5.கணக்கீடுகளை நாடாமல், எந்த அறிகுறிகளை தீர்மானிக்கவும் (>0,<0, ≈0) имеют ΔG, ΔH и ΔS для протекающей в прямом направлении реакции: 4НBr (г) + O 2 (г) ↔2H 2 O(г) +2Br 2 (г).
நிலையான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில், கிப்ஸ் ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் வெளிப்பாட்டின் மூலம் என்டல்பி மற்றும் என்ட்ரோபியுடன் தொடர்புடையது:
ΔG = ΔH - TΔS.
என்ட்ரோபி என்பது ஒரு அமைப்பின் சீர்குலைவுக்கான அளவீடு ஆகும். அமைப்பில் ஏற்படும் கோளாறு (அதிக வாயு பொருட்கள்), என்ட்ரோபி மதிப்பு அதிகமாகும். இந்த எதிர்வினையில், வலதுபுறத்தில் உள்ள வாயுக்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கை 5 மற்றும் இடதுபுறத்தில் 4 ஆகும், அதாவது அமைப்பின் என்ட்ரோபி ΔS˂0 குறைகிறது.
சிக்கலின் நிலைமைகளின்படி, எதிர்வினை முன்னோக்கி செல்கிறது, எனவே, ΔG˂0.
சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ் TΔS ˂˂ ΔH, எனவே, இந்த வழக்கில் ΔH˂0 என்பது ஒரு வெப்ப வினையாகும்.
என்டல்பி, என்ட்ரோபி, போன்ற தெர்மோடைனமிக் அளவுருக்களைக் கணக்கிடுவதற்கான சிக்கல்களின் எடுத்துக்காட்டுகளை இங்கே காணலாம். செயல்முறையின் தன்னிச்சையான நிகழ்வின் சாத்தியத்தை தீர்மானித்தல், அத்துடன் தெர்மோகெமிக்கல் சமன்பாடுகளை வரைதல்.
பிரிவின் சிக்கல்கள் தீர்வுகளுடன் வெப்ப இயக்கவியலின் அடிப்படைகள்
சிக்கல் 1. ஒரு இரசாயன எதிர்வினையின் நிலையான என்டல்பி மற்றும் நிலையான என்ட்ரோபியைக் கணக்கிடுங்கள். 298 °K (நேரடி அல்லது தலைகீழ்) எந்த திசையில் எதிர்வினை தொடரும் என்பதைத் தீர்மானிக்கவும். எதிர்வினையின் இரு திசைகளும் சமமாக இருக்கும் வெப்பநிலையைக் கணக்கிடுங்கள்.
Fe 2 O 3 (k) + 3H 2 = 2Fe (k) + 3H 2 O (g)
Δ எச்மாவட்டங்கள் = ΣH 0 ஏமாற்றுபவன்– ΣH 0 ref kJ/mol
குறிப்பு தரவைப் பயன்படுத்துதல் நிலையான என்டல்பிகள்பொருட்கள், நாம் காண்கிறோம்:
Δ எச்மாவட்டங்கள்= 2· Δ எச் 0 Fe +3 Δ எச் 0 H2O- Δ எச் 0 Fe2 O3 - 3 Δ எச் 0 H2 = 2 0 + 3 (- 241.82) – (-822.16) – 3 0 = 96.7 kJ/mol
Δ எஸ்மாவட்டங்கள்=Σ எஸ் 0 ஏமாற்றுபவன்– Σ எஸ் 0 refஜே/(மோல் கே)
குறிப்பு தரவைப் பயன்படுத்துதல் நிலையான என்ட்ரோபிகள்பொருட்கள், நாம் காண்கிறோம்:
Δ எஸ்மாவட்டங்கள்= 2· Δ எஸ் 0 Fe + 3 Δ எஸ் 0 H2O- Δ எஸ் 0 Fe2 O3 - 3 Δ எஸ் 0 H2 = 2 27.15 + 3 188.7 – 89.96 – 3 131 = 137.44 J/(mol K)
ΔG = Δ எச் – TΔS= 96.7 – 298 137.44 /1000 = 55.75 kJ/mol
T=298°K இல், ΔG> 0 - எதிர்வினை தன்னிச்சையாக நிகழாது, அதாவது. எதிர்வினை எதிர் திசையில் தொடரும்.
ΔG = Δ எச் – TΔS= 0, பிறகு
டி= — (ΔG – Δ எச்) / ΔS= — (0-96.7)/0.137 = 705.83 கே
T = 705.83 K இல், எதிர்வினை முன்னோக்கி மற்றும் தலைகீழ் திசைகளில் சமமாக தொடரும்.
பணி 2. கிப்ஸ் ஆற்றலைக் கணக்கிட்டு, 1000 மற்றும் 3000 K வெப்பநிலையில் ஏற்படும் எதிர்வினையின் சாத்தியத்தை தீர்மானிக்கவும்.
திரவ கார்பன் டைசல்பைட்டின் எரிப்புக்கான எதிர்வினை சமன்பாடு பின்வருமாறு:
CS 2 (l) + 3O 2 = CO 2 + 2SO 2
வெளிப்பாட்டிற்குள் பொருட்களின் நிலையான என்டல்பிகளுக்கான குறிப்புத் தரவை மாற்றுவதன் மூலம் எதிர்வினையின் வெப்ப விளைவைக் கணக்கிடுகிறோம்:
Δ எச்மாவட்டங்கள் = ΣH 0 ஏமாற்றுபவன்– ΣH 0 ref kJ/mol
Δ எச்மாவட்டங்கள்= 2· Δ எச் 0 SO2+ Δ எச் 0 CO2- Δ எச் 0 CS2 - 3 Δ எச் 0 O2 = 2·(-296.9) + 3·(- 393.5) – 87 – 3·0 = -1075.1 kJ/mol
அந்த. எரிப்பு போது 1 மச்சம் கார்பன் டைசல்பைடு வெளியிடப்படுகிறது 1075.1 கி.ஜே வெப்பம்
மற்றும் எரிப்பு போது எக்ஸ் மச்சங்கள் கார்பன் டைசல்பைடு வெளியிடப்படுகிறது 700 கி.ஜே வெப்பம்
நாம் கண்டுபிடிப்போம் எக்ஸ்:
எக்ஸ்= 700 1/1075.1 = 0.65 மோல்
எனவே, எதிர்வினையின் விளைவாக 700 kJ வெப்பம் வெளியிடப்பட்டால், CS 2 இன் 0.65 mol வினைபுரியும்
சிக்கல் 4. பின்வரும் தெர்மோகெமிக்கல் சமன்பாடுகளின் அடிப்படையில் ஹைட்ரஜனுடன் இரும்பு (II) ஆக்சைட்டின் குறைப்பு எதிர்வினையின் வெப்ப விளைவைக் கணக்கிடவும்:
1. FeO (k) + CO (g) = Fe (k) + CO 2 (g); ΔH 1 = -18.20 kJ;
2. CO (g) + 1/2O 2 (g) = CO 2 (g) ΔH 2 = -283.0 kJ;
3. H 2 (g) + ½ O 2 (g) = H 2 O (g) ΔH 3 = -241.83 kJ.
ஹைட்ரஜனுடன் இரும்பு (II) ஆக்சைட்டின் குறைப்பு எதிர்வினை பின்வரும் வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது:
4. FeO (k) + H 2 (g) = Fe (k) + H 2 O (g)
எதிர்வினையின் வெப்ப விளைவைக் கணக்கிடுவதற்கு விண்ணப்பிக்க வேண்டியது அவசியம், அதாவது. எதிர்வினை 4. வினைகள் 1. மற்றும் 2. மற்றும் எதிர்வினை 1 ஐக் கழிப்பதன் மூலம் பெறலாம்.:
Δ எச்மாவட்டங்கள்= Δ எச் 1 + Δ எச் 3 – Δ எச் 2 = -18.2 – 241.3 + 283 = 23 kJ
இதனால், எதிர்வினையின் வெப்ப விளைவுஹைட்ரஜனுடன் இரும்பு (II) ஆக்சைடைக் குறைப்பது சமம்
Δ எச்மாவட்டங்கள்= 23 கி.ஜே
சிக்கல் 5. பென்சீனின் எரிப்பு எதிர்வினை தெர்மோகெமிக்கல் சமன்பாட்டால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:
C 6 H 6 (l) + 7½ O 2 (g) = 6 CO 2 (g) + 3 H 2 O (g) - 3135.6 kJ.
திரவ பென்சீன் உருவாகும் வெப்பத்தைக் கணக்கிடுங்கள். திரவ பென்சீனின் கலோரிஃபிக் மதிப்பைத் தீர்மானிக்கவும், நிலையான நிலைமைகள் சாதாரண நிலைமைகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன.
எதிர்வினையின் வெப்ப விளைவு:
Δ எச்மாவட்டங்கள் = ΣH 0 ஏமாற்றுபவன்– ΣH 0 ref kJ/mol
எங்கள் விஷயத்தில் Δ எச்மாவட்டங்கள்= – 3135.6 kJ, திரவ பென்சீன் உருவாகும் வெப்பத்தைக் கண்டுபிடிப்போம்:
Δ எச்மாவட்டங்கள்= 6· Δ எச் 0 O2 + 3 உடன் Δ எச் 0 H2O- Δ எச் 0 C6 H6 - 7.5 Δ எச் 0 O2
-Δ எச் 0 C6 H6 = Δ எச்மாவட்டங்கள்- 3·(-241.84) + 6·(- 393.51) – 7.5·0 = - 3135.6 - 3·(-241.84) + 6·(- 393.51) – 7, 5 0 = - 49.02 kJ/mol
Δ எச் 0 C6 H6 = 49.02 kJ/mol
கலோரிக் மதிப்புதிரவ பென்சீன் சூத்திரத்தால் கணக்கிடப்படுகிறது:
கேடி= Δ எச்மாவட்டங்கள்· 1000/M
எம்(பென்சீன்) = 78 கிராம்/மோல்
கேடி= – 3135.6 1000 / 78 = – 4.02 10 4 kJ/kg
கலோரிக் மதிப்புதிரவ பென்சீன் கே டி = - 4.02 10 4 kJ/kg
சிக்கல் 6. எத்தில் ஆல்கஹாலின் ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்வினை சமன்பாட்டின் மூலம் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:
C 2 H 5 OH (l) + 3.0 O 2 (g) = 2CO 2 (g) + 3H 2 O (l).
ΔH ch.r ஐ அறிந்து, C 2 H 5 OH (l) உருவாக்கத்தின் வெப்பத்தைத் தீர்மானிக்கவும். = - 1366.87 கி.ஜே. தெர்மோகெமிக்கல் சமன்பாட்டை எழுதவும். ஆவியாதல் மோலார் வெப்பத்தை C 2 H 5 OH (l) → C 2 H 5 OH (g) தீர்மானிக்கவும், C 2 H 5 OH (g) உருவாகும் வெப்பம் தெரிந்தால், –235.31 kJ mol -1 க்கு சமம்.
கொடுக்கப்பட்ட தரவுகளின் அடிப்படையில், நாங்கள் எழுதுகிறோம் வெப்ப வேதியியல் சமன்பாடு:
C 2 H 5 OH (l) + 3O 2 (g) = 2CO 2 (g) + 3H 2 O (l) + 1366.87 kJ
வெப்ப விளைவு எதிர்வினைகள்சமமாக:
Δ எச்மாவட்டங்கள் = ΣH 0 ஏமாற்றுபவன்– ΣH 0 ref kJ/mol
எங்கள் விஷயத்தில் Δ எச்மாவட்டங்கள்= – 1366.87 கி.ஜே.
குறிப்பு தரவைப் பயன்படுத்துதல் பொருட்களின் உருவாக்கத்தின் வெப்பம், C 2 H 5 OH (l) உருவாகும் வெப்பத்தைக் கண்டுபிடிப்போம்:
Δ எச்மாவட்டங்கள்= 2· Δ எச் 0 O2 + 3 உடன் Δ எச் 0 H2O- Δ எச் 0 C2 H5 OH(l) – 3 Δ எச் 0 O2
– 1366.87 =2·(-393.51) + 3·(-285.84)— Δ எச் 0 C2 H5 OH - 3 0
Δ எச் 0 C2H5OH(w)= -277.36 kJ/mol
Δ எச் 0 C2 H5 OH(g) = Δ எச் 0 C2 H5 OH(l) + Δ எச் 0 ஆவியாதல்
Δ எச் 0 ஆவியாதல் = Δ எச் 0 C2 H5 OH(g) — Δ எச் 0 C2 H5 OH(l)
Δ எச் 0 ஆவியாதல்= - 235.31 + 277.36 = 42.36 kJ/mol
C 2 H 5 OH (l) இன் உருவாக்கத்தின் வெப்பம் சமமாக இருப்பதை நாங்கள் தீர்மானித்துள்ளோம்
Δ எச் 0 C2H5OH(w)= -277.36 kJ/mol
மற்றும் ஆவியாதல் மோலார் வெப்பம் C 2 H 5 OH (l) → C 2 H 5 OH (g) சமம்
Δ எச் 0 ஆவியாதல்= 42.36 kJ/mol
சிக்கல் 7. நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் ஒரு வெப்ப எதிர்வினை சாத்தியமற்றது என்பதை நாம் எவ்வாறு விளக்கலாம்:
CO 2 (g) + H 2 (g) ↔ CO (g) + H 2 O (l) ?
இந்த எதிர்வினைக்கு ΔG ஐக் கணக்கிடவும். எந்த வெப்பநிலையில் இந்த எதிர்வினை தன்னிச்சையாக மாறும்?
கணக்கிடுவோம் ΔGஇந்த எதிர்வினை:
ΔG = Δ எச் – TΔS
இதைச் செய்ய, முதலில் வரையறுக்கிறோம் Δ எச்மற்றும் ΔS எதிர்வினைகள்:
Δ எச்மாவட்டங்கள் = ΣH 0 ஏமாற்றுபவன்– ΣH 0 ref kJ/mol
குறிப்பு தரவைப் பயன்படுத்துதல் நிலையான என்டல்பிகள்பொருட்கள், நாம் காண்கிறோம்:
Δ எச்மாவட்டங்கள்= Δ எச் 0 H2 O(l) + Δ எச் 0 CO- Δ எச் 0 CO2 - Δ எச் 0 H2 = -110.5 + (-285.8) – (393.5) – 0 = -2.8 kJ/mol
Δ எஸ்மாவட்டங்கள்=Σ எஸ் 0 ஏமாற்றுபவன்– Σ எஸ் 0 refஜே/(மோல் கே)
அதேபோல், குறிப்புத் தரவைப் பயன்படுத்துதல் நிலையான என்ட்ரோபிகள்பொருட்கள், நாம் காண்கிறோம்:
Δ எஸ்மாவட்டங்கள்= Δ எஸ் 0 H2 O(l) + Δ எஸ் 0 CO- Δ எஸ் 0 CO2 - Δ எஸ் 0 H2 = 197.5 + 70.1 - 213.7 - 130.52 = -76.6 J/(mol K)
நாம் கண்டுபிடிப்போம் கிப்ஸ் ஆற்றல்நிலையான நிலைமைகளின் கீழ்
ΔGமாவட்டங்கள்= Δ எச் – TΔS= -2.8 + 298 76.6 /1000 = 20 kJ/mol> 0,
எனவே எதிர்வினை தன்னிச்சையானது வேலை செய்யாது.
இந்த எதிர்வினை என்ன வெப்பநிலையில் மாறும் என்பதைக் கண்டுபிடிப்போம் தன்னிச்சையான.
சமநிலை நிலையில் ΔGமாவட்டங்கள் = 0 , பிறகு
டி = Δ எச்/ ΔS = -2.8/(-76.6 1000) = 36.6 கே
பணி 8. அட்டவணை தரவுகளின் அடிப்படையில் ΔG மற்றும் ΔS ஐக் கணக்கிட்டு, எதிர்வினையின் வெப்ப விளைவை தீர்மானிக்கவும்:
2 NO (g) + Cl 2 (g) ↔ 2 NOCl (g).
நிலையான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில், மாற்றம் கிப்ஸ் ஆற்றல்
ΔG = Δ எச் – TΔS
அட்டவணை தரவுகளின் அடிப்படையில், நாங்கள் கணக்கிடுகிறோம் ΔG மற்றும் ΔS
ΔG 0 மாவட்டங்கள்= Σ ΔG 0 தயாரிப்பு — Σ ΔG 0 ref
ΔGமாவட்டங்கள்= 2· ΔG 0 NOCl(ஜி) — 2· ΔG 0 இல்லை(ஜி) — ΔG 0 Cl2(கிராம்)
ΔGமாவட்டங்கள்= 2· 66,37 — 2· 89,69 – 0 = — 40,64 kJ/mol
ΔGமாவட்டங்கள் < 0 , இதன் பொருள் எதிர்வினை தன்னிச்சையானது.
Δ எஸ்மாவட்டங்கள்=Σ எஸ் 0 ஏமாற்றுபவன்– Σ எஸ் 0 refஜே/(மோல் கே)
Δ எஸ்மாவட்டங்கள் = 2· ΔS 0 NOCl(ஜி) — 2· ΔS 0 இல்லை(ஜி) — ΔS 0 Cl2(கிராம்)
Δ எஸ்மாவட்டங்கள் = 2· 261,6 — 2· 210,62 – 223,0 = -121,04 ஜே/(மோல் கே)
நாம் கண்டுபிடிப்போம் Δ எச் :
Δ எச் = ΔG + TΔS
Δ எச் = - 40.64 + 298 (-121.04/1000) = - 76.7 kJ/mol
எதிர்வினையின் வெப்ப விளைவு Δ எச் = - 76.7 kJ/mol
சிக்கல் 9. ஹைட்ரஜன் குளோரைடு வாயு எதனுடன் மிகவும் தீவிரமாக தொடர்பு கொள்ளும் (1 மோலுக்கு): அலுமினியம் அல்லது தகரம்? இரண்டு எதிர்வினைகளின் ΔG 0 ஐக் கணக்கிட்டு உங்கள் பதிலைக் கொடுங்கள். எதிர்வினை பொருட்கள் திட உப்பு மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயு.
கணக்கிடுவோம் ΔG 0அலுமினியத்துடன் வாயு ஹைட்ரஜன் குளோரைடு (1 mol க்கு) தொடர்புகளின் எதிர்வினைக்கு
2Al(t) + 6HCl (g) = 2AlCl 3 (t) + 3H 2
ΔG 0 மாவட்டங்கள்= Σ ΔG 0 தயாரிப்பு — Σ ΔG 0 ref kJ/mol
ΔG 0 மாவட்டங்கள்1= 2· ΔG 0 AlCl 3 (t) + 3 ΔG 0 எச் 2 — 2· ΔG 0 அல் (டி) - 6ΔG 0 HCl(ஜி)
ΔG 0 மாவட்டங்கள்1= 2· (-636.8) + 3·0 — 20 - 6(-95.27) = -701.98 kJ/mol
2 mol Al(t) எதிர்வினையில் பங்கேற்கிறது ΔGமாவட்டங்கள்1 1 மோல் Al(t) சமம்
ΔG 0 மாவட்டம் 1 = -701.98 / 2 = -350.99 kJ/mol
கணக்கிடுவோம் ΔG 0வாயு ஹைட்ரஜன் குளோரைடு (1 மோலுக்கு) தகரத்துடன் தொடர்பு கொள்ளும் எதிர்வினைக்கு:
Sn(s) + 2HCl (g) = SnCl 2 (s) + H 2
ΔG 0 மாவட்டங்கள்2 =ΔG 0 SnCl 2 (t) + ΔG 0 எச் 2 — ΔG 0 Sn(t) — 2·ΔG 0 HCl(ஜி)
ΔG 0 மாவட்டம் 2 = -288.4 + 0- 0- 2·(-95.27) = -97.86 kJ/mol
இரண்டு எதிர்வினைகளும் உண்டு ΔG 0 <0 , எனவே, அவை முன்னோக்கி திசையில் தன்னிச்சையாகப் பாய்கின்றன, ஆனால் வாயு ஹைட்ரஜன் குளோரைடு அலுமினியத்துடன் மிகவும் தீவிரமாக தொடர்பு கொள்ளும், ஏனெனில்
ΔG 0 மாவட்டம் 1˂ ΔG 0 மாவட்டம் 2
சிக்கல் 10. கணக்கீடுகளை நாடாமல், எந்த அறிகுறிகளை தீர்மானிக்கவும் (>0,<0, ≅0) имеют ΔG, ΔH и ΔS для протекающей в прямом направлении реакции:
4 HBr (g) + O 2 (g) ↔ 2 H 2 O (g) + 2 Br 2 (g)
வெப்பநிலை அதிகரிப்பு இரசாயன எதிர்வினையின் திசையை எவ்வாறு பாதிக்கும்?
நிலையான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் கிப்ஸ் ஆற்றல் மாற்றம்வெளிப்பாட்டின் மூலம் என்டல்பி மற்றும் என்ட்ரோபியுடன் தொடர்புடையது:
ΔG = Δ எச் – TΔS