በኬሚካዊ ግብረመልስ ውስጥ ኢንተልፓይን ለማግኘት 3 መንገዶች

2024 ደራሲ ደራሲ: Jason Gerald | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-15 08:08

በሁሉም ኬሚካላዊ ምላሾች ውስጥ ሙቀት ከአከባቢው ሊቀበል ወይም ወደ አከባቢው ሊለቀቅ ይችላል። በኬሚካዊ ግብረመልስ እና በአከባቢው መካከል ያለው የሙቀት ልውውጥ የምላሹ ኢንታሊፕ በመባል ይታወቃል ፣ ወይም ኤች ግን ፣ ኤች በቀጥታ ሊለካ አይችልም - ይልቁንስ ሳይንቲስቶች በ inthalpy ውስጥ ያለውን ለውጥ ለማግኘት በጊዜ ሂደት የምላሽ የሙቀት ለውጥን ይጠቀማሉ። ከጊዜ በኋላ (እንደ ተፃፈ ሸ). ከኤች ጋር ፣ አንድ ሳይንቲስት አንድ ምላሽ ሙቀትን (ወይም “exothermic”) ወይም ሙቀትን (ወይም “endothermic”) የሚቀበል መሆኑን ሊወስን ይችላል። በአጠቃላይ, H = m x s x T ፣ m የት የሪአክተሮች ብዛት ፣ s የምርቶቹ የተወሰነ ሙቀት ነው ፣ እና ቲ በምላሹ ውስጥ የሙቀት ለውጥ ነው።

ደረጃ

ዘዴ 1 ከ 3 - የኢንታልል ችግሮችን መፍታት

ደረጃ 1. የምርቶችዎን እና ምላሽ ሰጪዎችዎን ምላሽ ይወስኑ።

ማንኛውም የኬሚካል ምላሽ ሁለት የኬሚካል ምድቦችን ያጠቃልላል - ምርቶች እና ሬአክተሮች። ምርቶች ከምላሾች የሚመነጩ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገሮች ናቸው ፣ ሬአክተሮች ደግሞ ምርቶችን ለማምረት የሚያዋህዱ ወይም የሚከፋፈሉ የኬሚካል ንጥረ ነገሮች ናቸው። በሌላ አነጋገር ፣ የምላሹ ምላሽ ሰጪዎች እንደ የምግብ አዘገጃጀት ንጥረ ነገሮች ናቸው ፣ ምርቶቹ የተጠናቀቁ ምግቦች ናቸው። የምላሽ ኤች ለማግኘት በመጀመሪያ ምርቶቹን እና ሬአክተሮችን ይለዩ።

ለምሳሌ ፣ እኛ ከሃይድሮጂን እና ከኦክስጂን ውሃ ለመፈጠር የምላሹን ኢንዛይም እናገኛለን ይበሉ - 2 ኤች₂ (ሃይድሮጂን) + ኦ₂ (ኦክስጅን) → 2 ኤች₂ኦ (ውሃ)። በዚህ ቀመር ፣ ሸ₂ እና ኦ₂ ሬአክተር ነው እና ሸ₂ኦ ምርት ነው።

ደረጃ 2. የአነቃቂዎቹን አጠቃላይ ብዛት ይወስኑ።

በመቀጠል ፣ የአንተን ምላሽ ሰጪዎች ብዛት ፈልግ። ክብደቱን ካላወቁ እና በሳይንሳዊ ልኬት መመዘን ካልቻሉ ፣ የእርሱን ሞለኪውል ብዛት በመጠቀም ትክክለኛውን ክብደቱን ለማግኘት ይችላሉ። የሞላር ብዛት በመደበኛ የወቅታዊ ሰንጠረዥ (ለነጠላ አካላት) እና ለሌሎች የኬሚካል ምንጮች (ለሞለኪውሎች እና ውህዶች) ሊገኝ የሚችል ቋሚ ነው። የሬአክተሮችን ብዛት ለማግኘት የእያንዳንዱ ሬአተር ሞለኪውል ብዛት በሞሎች ብዛት ያባዙ።

• በውሃ ምሳሌው ውስጥ የእኛ ምላሽ ሰጪዎች የሃይድሮጂን እና የኦክስጂን ጋዞች ናቸው ፣ እነሱም 2 g እና 32 ግ የሞላ ብዛት አላቸው። እኛ 2 ሞለኪውሎችን ሃይድሮጂን እየተጠቀምን ስለሆንን (በ H ውስጥ በ 2 ተባባሪዎች መመዘን)₂) እና 1 ሞለኪውል ኦክሲጂን (በ O ውስጥ ተባባሪዎች ባለመኖራቸው በመገምገም₂) ፣ የሬአክተሮችን አጠቃላይ ብዛት እንደሚከተለው ማስላት እንችላለን-

  2 × (2 ግ) + 1 × (32 ግ) = 4 ግ + 32 ግ = 36 ግ

ደረጃ 3. የምርትዎን የተወሰነ ሙቀት ያግኙ።

በመቀጠል ፣ እርስዎ የሚተነትኑትን ምርት የተወሰነ ሙቀት ያግኙ። እያንዳንዱ ንጥረ ነገር ወይም ሞለኪውል የተወሰነ የተወሰነ ሙቀት አለው - ይህ እሴት ቋሚ ነው እና ብዙውን ጊዜ በኬሚስትሪ የመማሪያ ሀብቶች (ለምሳሌ ፣ በኬሚስትሪ የመማሪያ መጽሐፍ ጀርባ ባለው ሠንጠረዥ ውስጥ) ይገኛል። የተወሰነ ሙቀትን ለማስላት የተለያዩ መንገዶች አሉ ፣ ግን እኛ እየተጠቀምንበት ላለው ቀመር ፣ እኛ አሃዱን Joule/gram ° C ን እንጠቀማለን።

• የእርስዎ ቀመር ብዙ ምርቶች ካሉት እያንዳንዱን ምርት ለማምረት ጥቅም ላይ ለዋሉ ንጥረ ነገሮች ምላሾችን (enthalpy) ማስላት እንደሚያስፈልግዎት ልብ ይበሉ ፣ ከዚያ ለግብረመልሱ አጠቃላይ ውህደትን ለማግኘት ያክሏቸው።
• በእኛ ምሳሌ ውስጥ የመጨረሻው ምርት ውሃ ነው ፣ እሱም የተወሰነ ሙቀት አለው። 4.2 joules/gram ° ሴ.

ደረጃ 4. ምላሹ ከተከሰተ በኋላ የሙቀት መጠንን ልዩነት ይፈልጉ።

በመቀጠልም ቲ እናገኛለን ፣ ከምላሹ በፊት እና በኋላ የሙቀት ለውጥ። ለማስላት ከምላሹ (ወይም T2) በኋላ የመጨረሻውን የሙቀት መጠን (ወይም T1) የመጀመሪያውን የሙቀት መጠን ይቀንሱ። እንደ አብዛኛው የኬሚካል ሥራ ፣ የኬልቪን (ኬ) የሙቀት መጠን ጥቅም ላይ ይውላል (ምንም እንኳን ሴልሲየስ (ሲ) ተመሳሳይ ውጤት ይሰጣል)።

• ለኛ ምሳሌ ፣ የምላሹ የመጀመሪያ የሙቀት መጠን 185 ኪ ነው እንበል ፣ ግን ምላሹ ሲጠናቀቅ ወደ 95 ኪ ይቀዘቅዛል። በዚህ ችግር ውስጥ ቲ እንደሚከተለው ይሰላል

  T = T2 - T1 = 95K - 185 ኪ = - 90 ሺ

ደረጃ 5. ለመፍታት ቀመር H = m x s x T ይጠቀሙ።

እርስዎ m ካሉ ፣ የሪአክተሮች ብዛት ፣ s ፣ የምርቶቹ የተወሰነ ሙቀት ፣ እና ቲ ፣ የምላሹ የሙቀት መጠን ለውጥ ፣ ከዚያ የምላሹን enthalpy ለማግኘት ዝግጁ ነዎት። እሴቶችዎን ወደ ቀመር H = m x s x T ይሰኩ እና ለመፍታት ያባዙ። መልስዎ በኃይል አሃዶች ማለትም በጁሉልስ (ጄ) ውስጥ የተፃፈ ነው።

• ለኛ ምሳሌ ችግር ፣ የምላሹ ውስጠ -ቃል -

  ሸ = (36 ግ) × (4.2 JK-1 g-1) × (-90 ኪ) = - 13,608 ጄ

ደረጃ 6. የእርስዎ ምላሽ ኃይል እየተቀበለ ወይም እየጠፋ መሆኑን ይወስኑ።

ለተለያዩ ምላሾች (ኤች) ለማስላት በጣም ከተለመዱት ምክንያቶች አንዱ ምላሹ exothermic (ኃይልን ያጣል እና ሙቀትን ይለቃል) ወይም ኢንዶተርሚክ (ኃይልን ያገኛል እና ሙቀትን ይወስዳል)። ለኤች የመጨረሻ መልስዎ ምልክት አዎንታዊ ከሆነ ፣ ምላሹ endothermic ነው። ይህ በእንዲህ እንዳለ ምልክቱ አሉታዊ ከሆነ ምላሹ exothermic ነው። ቁጥሩ ይበልጣል ፣ የ exo- ወይም endothermic ምላሽ ይበልጣል። በጠንካራ የአካላዊ ግብረመልሶች ይጠንቀቁ - አንዳንድ ጊዜ ከፍተኛ መጠን ያለው ኃይል ይለቀቃሉ ፣ ይህም በጣም በፍጥነት ከተለቀቀ ፍንዳታ ሊያስከትል ይችላል።

በእኛ ምሳሌ ውስጥ የመጨረሻው መልስ -13608J ነው። ምልክቱ አሉታዊ ስለሆነ የእኛ ምላሽ መሆኑን እናውቃለን exothermic. ይህ ምክንያታዊ ነው - ኤች₂ እና ኦ₂ ጋዝ ነው ፣ ኤች₂ኦ ፣ ምርቱ ፈሳሽ ነው። ሞቃታማው ጋዝ (በእንፋሎት መልክ) ኃይልን ወደ አከባቢው በሙቀት መልክ መልቀቅ አለበት ፣ ፈሳሽ እንዲፈጠር ለማቀዝቀዝ ፣ ማለትም ፣ ኤች እንዲፈጠር ያለው ምላሽ₂ኦ exothermic ነው።

ዘዴ 2 ከ 3 - የእንቴላፒ መጠንን መገመት

ደረጃ 1. የአተነፋፈሩን ለመገመት የማስያዣ ሀይሎችን ይጠቀሙ።

ሁሉም ማለት ይቻላል ኬሚካዊ ግብረመልሶች በአቶሞች መካከል ትስስር መፈጠር ወይም መቋረጥን ያካትታሉ። በኬሚካዊ ምላሾች ውስጥ ኃይል ሊጠፋ ወይም ሊፈጠር ስለማይችል ፣ በምላሹ ውስጥ ቦንዶችን ለመፍጠር ወይም ለማፍረስ የሚያስፈልገውን የኃይል መጠን ካወቅን ፣ እነዚህን ትስስር በመደመር ለጠቅላላው ምላሽ የአተነፋፈስ ለውጥን መገመት እንችላለን። ኃይሎች።

• ለምሳሌ ፣ ምላሹ ኤች ተጠቅሟል₂ + ኤፍ₂ → 2 ኤች. በዚህ ቀመር ውስጥ በኤች ሞለኪውል ውስጥ ያሉትን የ H አቶሞች ለማፍረስ የሚያስፈልገው ኃይል ነው₂ ለ F የሚፈለገው ኃይል 436 ኪጄ/ሞል ነው₂ 158 ኪጄ/ሞል ነው። በመጨረሻም ኤችኤፍ ከኤች እና ኤፍ ለመመስረት የሚያስፈልገው ኃይል = -568 ኪጄ/ሞል ነው። በቀመር ውስጥ ያለው ምርት 2 ኤችኤፍ ስለሆነ እኛ በ 2 እናባዛለን ፣ ስለዚህ ያ 2 × -568 = -1136 ኪጄ/ሞል ነው። ሁሉንም በአንድ ላይ በማከል እኛ እናገኛለን-

  436 + 158 + -1136 = - 542 ኪጄ/ሞል.

ደረጃ 2. የ enthalpy ን ለመገመት የመሥሪያውን enthalpy ይጠቀሙ።

የመዋቅር አተገባበር የኬሚካል ንጥረ ነገር ለማምረት የምላሹን ኢንታሎፒ ለውጥ የሚያመለክተው የእሴቶች ስብስብ ኤ ነው። በቀመር ውስጥ ያሉትን ምርቶች እና ሬአክተሮች ለማምረት የሚያስፈልገውን የመዋሃድ ኢንቴል ካወቁ ፣ ከዚህ በላይ እንደተገለፀው እንደ ቦንድ ሀይሎች ኢንታሎፕን ለመገመት ማከል ይችላሉ።

• ለምሳሌ ፣ ቀመር ሐ ተጠቅሟል₂ሸ₅ኦህ + 3 ኦ₂ → 2 ኮ₂ + 3 ሸ₂O. በዚህ ቀመር ውስጥ ፣ ለሚከተለው ምላሽ የምስረታ አተገባበር መሆኑን እናውቃለን -

  ሐ₂ሸ₅ኦኤች → 2 ሐ + 3 ኤች₂ +0.5O₂ = 228 ኪጄ/ሞል

  2C + 2O₂ → 2 ኮ₂ = -394 × 2 = -788 ኪጄ/ሞል

  3 ሸ₂ +1.5 ኦ₂ H 3 ሸ₂ኦ = -286 × 3 = -858 ኪጄ/ሞል

  ሐ ለማግኘት እነዚህን እኩልታዎች ማጠቃለል ስለምንችል₂ሸ₅ኦህ + 3 ኦ₂ → 2 ኮ₂ + 3 ሸ₂ኦ ፣ እኛ ግብረ -ገብነትን ለማግኘት ከምንሞክረው ምላሽ ፣ እኛ የዚህን ምላሽ enthalpy ለማግኘት ፣ ከላይ የተጠቀሰውን የምህንድስና ግብረመልስ enthalpy ማከል ብቻ ነው ፣

  228 + -788 + -858 = - 1418 ኪጄ/ሞል.

ደረጃ 3. ስሌቱን ሲቀይሩ ምልክቱን መለወጥ አይርሱ።

የምላሽ ውስጠ -ቁምፊን በሚጠቀሙበት ጊዜ የአካላት ምላሽ እኩልነትን በሚቀይሩበት ጊዜ ሁሉ የመቀየሪያውን ምልክት ምልክት መለወጥ አለብዎት። በሌላ አነጋገር ፣ ምርቶቹ እና ሪአክተሮች እርስ በእርሳቸው እንዲሰረዙ አንድ ወይም ከዚያ በላይ የእኩልታዎችዎን ምላሽ እንዲገለብጡ ካደረጉ ፣ እርስዎ የሚለዋወጡትን የምህረት ምላሽ ኢንታሎፕ ምልክት ይለውጡ።

ከላይ ባለው ምሳሌ ፣ ለ ‹ሲ› የተጠቀምንበት የመቋቋም ምላሽ ልብ ይበሉ₂ሸ₅ኦህ ተገልብጦ። ሐ₂ሸ₅ኦኤች → 2 ሐ + 3 ኤች₂ +0.5O₂ ሐ አሳይ₂ሸ₅ኦህ ተከፍሏል ፣ አልተፈጠረም። ምርቶቹን እና ሪአክተሮች እርስ በእርሳቸው እንዲሰረዙ ይህንን ቀመር ስለቀየርን ፣ እኛ 228 ኪጄ/ሞል ለመስጠት የመሥሪያውን ምልክት ምልክት ቀይረናል። በእውነቱ ፣ ለ ‹ሲ› ምስረታ enthalpy₂ሸ₅ኦኤች -228 ኪጄ/ሞል ነው።

ዘዴ 3 ከ 3 - በሙከራዎች ውስጥ የእንታልልፒ ለውጥን ማየት

ደረጃ 1. ንጹህ መያዣ ወስደህ በውሃ ሙላ።

በቀላል ሙከራ የ enthalpy የሚለውን መርህ ማየት ቀላል ነው። የእርስዎ የሙከራ ምላሽ በውጫዊ ንጥረ ነገሮች አለመበከሉን ለማረጋገጥ ፣ ሊጠቀሙባቸው ያሰቡትን መያዣዎች ያፅዱ እና ያፅዱ። ሳይንቲስቶች ኢንታልታልን ለመለካት ካሎሜትር የሚባሉ ልዩ የታሸጉ ኮንቴይነሮችን ይጠቀማሉ ፣ ግን በማንኛውም መስታወት ወይም በትንሽ የሙከራ ቱቦ ጥሩ ውጤት ማግኘት ይችላሉ። የትኛውም መያዣ ይጠቀሙ ፣ በንጹህ ፣ በክፍል ሙቀት ውሃ ይሙሉት። እንዲሁም በቀዝቃዛ የሙቀት መጠን ባለው ክፍል ውስጥ መሞከር አለብዎት።

ለዚህ ሙከራ ፣ ትንሽ ትንሽ መያዣ ያስፈልግዎታል። የአልካ-ሴልቴዘር ኢንታሃልፒ ለውጥ በውሃ ላይ ያለውን ውጤት እንመረምራለን ፣ ስለዚህ እርስዎ የሚጠቀሙት ውሃ ያነሰ ፣ የሙቀት መጠኑ የበለጠ ግልፅ ይሆናል።

ደረጃ 2. ቴርሞሜትሩን ወደ መያዣው ውስጥ ያስገቡ።

የቴርሞሜትሩ ጫፍ ከውኃው በታች እንዲሆን ቴርሞሜትር ወስደው በመያዣው ውስጥ ያስቀምጡት። የውሃውን ሙቀት ያንብቡ - ለዓላማችን የውሃው የሙቀት መጠን በ T1 ፣ በምላሹ የመጀመሪያ የሙቀት መጠን ይገለጻል።

የውሃውን የሙቀት መጠን እንለካለን እንበል እና ውጤቱም 10 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ነው በጥቂት ደረጃዎች ውስጥ የእነዚህን የሙቀት ንባቦች እንጠቀማለን።

ደረጃ 3. አንድ አልካ-ሴልቴዘርን ወደ መያዣው ውስጥ ይጨምሩ።

ሙከራውን ለመጀመር ሲዘጋጁ ፣ አልካ-ሴልቴዘርን በውሃ ውስጥ ይክሉት። ወዲያውኑ እህል እየጮኸ እና እየጮኸ መሆኑን ያስተውላሉ። ዶቃዎች በውሃ ውስጥ በሚሟሟሉበት ጊዜ በኬሚካል ባይካርቦኔት (ኤች.ሲ.ኦ.) ውስጥ ይከፋፈላሉ።₃^-) እና ሲትሪክ አሲድ (በሃይድሮጂን ions መልክ ምላሽ ይሰጣል ፣ ኤች⁺). እነዚህ ኬሚካሎች በ 3HCO ቀመር ውስጥ ውሃ እና ካርቦን ዳይኦክሳይድ ጋዝ ለመፍጠር ምላሽ ይሰጣሉ₃⁻ + 3 ሸ⁺ H 3 ሸ₂ኦ + 3CO₂.

ደረጃ 4. ምላሹ ሲጠናቀቅ ሙቀቱን ይለኩ።

ምላሹ በሚቀጥልበት ጊዜ ይመልከቱ - የአልካ -ሴልቴዘር ቅንጣቶች ቀስ በቀስ ይቀልጣሉ። የእህል ምላሹ እንደጨረሰ (ወይም እንደቀነሰ) ፣ ሙቀቱን እንደገና ይለኩ። ውሃው ከበፊቱ የበለጠ ቀዝቃዛ መሆን አለበት። ሞቃታማ ከሆነ ፣ ሙከራው በውጭ ኃይሎች ሊጎዳ ይችላል (ለምሳሌ ፣ እርስዎ ያሉበት ክፍል ሞቃታማ ከሆነ)።

ለሙከራ ምሳሌያችን ፣ እህል ማቃጠል ካቆመ በኋላ የውሃው ሙቀት 8 ዲግሪ ሴል ነው እንበል።

ደረጃ 5. የምላሹን ኢንታሎፕ ይገምቱ።

በጥሩ ሙከራ ውስጥ የአልካ-ሴልቴዘር እህልን ወደ ውሃ በሚጥሉበት ጊዜ ውሃ እና ካርቦን ዳይኦክሳይድ ጋዝ (ጋዝ እንደ ጩኸት አረፋ ሊታይ ይችላል) እና የውሃው የሙቀት መጠን እንዲወድቅ ያደርጋል። ከዚህ መረጃ ፣ ምላሹ endothermic ነው ብለን እንገምታለን - ማለትም ፣ ከአከባቢው አከባቢ ኃይልን ይወስዳል። የተሟሟት ፈሳሽ ምላሽ ሰጪዎች የጋዝ ምርትን ለማምረት ተጨማሪ ኃይል ይፈልጋሉ ፣ ስለዚህ ኃይልን ከአከባቢው (በዚህ ሙከራ ውስጥ ውሃ) በሙቀት መልክ ይይዛሉ። ይህ የውሃ ሙቀት እንዲቀንስ ያደርጋል።