রসায়নে হেসের সূত্র

হেসের ধ্রুব তাপ সমষ্টির সূত্র#

হেসের ধ্রুব তাপ সমষ্টির সূত্র বলে যে, একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার জন্য মোট এনথালপি পরিবর্তন যে পথে সম্পন্ন হয়েছে তার উপর নির্ভরশীল নয়। অন্য কথায়, একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ায় যে তাপ নির্গত বা শোষিত হয় তা একই থাকে, বিক্রিয়াটি এক ধাপে হোক বা একাধিক ধাপের ধারাবাহিকতায় হোক।

এই সূত্রটি শক্তির সংরক্ষণ নীতির উপর ভিত্তি করে তৈরি, যা বলে যে শক্তি সৃষ্টি বা ধ্বংস করা যায় না। একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ায়, যে পথেই সম্পন্ন হোক না কেন, নির্গত বা শোষিত মোট শক্তির পরিমাণ একই থাকে।

উদাহরণ#

নিম্নলিখিত উদাহরণটি দেখায় কিভাবে হেসের সূত্র ব্যবহার করে সরাসরি পরিমাপ করা যায় না এমন একটি বিক্রিয়ার এনথালপি পরিবর্তন গণনা করা যায়।

নিচের বিক্রিয়াটি বিবেচনা করুন:

$$\ce{2CO(g) + O_2(g) -> 2CO_2(g)}$$

এই বিক্রিয়াটির এনথালপি পরিবর্তন নিম্নলিখিত ধাপগুলি ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে:

১. নিচের বিক্রিয়াটির এনথালপি পরিবর্তন নির্ণয় করুন:

$$\ce{CO(g) + 1/2O_2(g) -> CO_2(g)}$$

এই বিক্রিয়াটির এনথালপি পরিবর্তন হল -২৮৩ kJ/mol.

২. ধাপ ১-এর বিক্রিয়াটির এনথালপি পরিবর্তনকে ২ দ্বারা গুণ করুন।

এটি আমাদের দেয় -৫৬৬ kJ/mol.

৩. ধাপ ১-এর বিক্রিয়াটির এনথালপি পরিবর্তন ধাপ ২-এর বিক্রিয়াটির এনথালপি পরিবর্তনের সমান।

অতএব, $\ce{2CO(g) + O2(g) -> 2CO2(g)}$ বিক্রিয়াটির এনথালপি পরিবর্তন হল -৫৬৬ kJ/mol.

হেসের ধ্রুব তাপ সমষ্টির সূত্র একটি শক্তিশালী হাতিয়ার যা একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার এনথালপি পরিবর্তন গণনা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এই সূত্রটি শক্তির সংরক্ষণ নীতির উপর ভিত্তি করে তৈরি, যা বলে যে শক্তি সৃষ্টি বা ধ্বংস করা যায় না।

হেসের ধ্রুব তাপ সমষ্টির সূত্রের উপর ভিত্তি করে উদাহরণ#

হেসের ধ্রুব তাপ সমষ্টির সূত্র বলে যে, একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ায় মোট তাপ পরিবর্তন যে পথে সম্পন্ন হয়েছে তার উপর নির্ভরশীল নয়। এর অর্থ হল, একটি বিক্রিয়ার তাপ পরিবর্তন বিক্রিয়াটির পৃথক ধাপগুলির তাপ পরিবর্তনগুলিকে যোগ করে গণনা করা যেতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ, নিচের বিক্রিয়াটি বিবেচনা করুন:

$$\ce{2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(l)}$$

এই বিক্রিয়াটির তাপ পরিবর্তন নিম্নলিখিত ধাপগুলির তাপ পরিবর্তনগুলি যোগ করে গণনা করা যেতে পারে:

$$\ce{H2(g) + 1/2O2(g) -> H2O(l) ΔH = -285.8 kJ}$$

বিক্রিয়াটির মোট তাপ পরিবর্তন হল:

$$\ce{ΔH = -285.8 kJ + (-285.8 kJ) = -571.6 kJ}$$

এটি সেই একই তাপ পরিবর্তন যা পাওয়া যেত যদি বিক্রিয়াটি একক ধাপে সম্পন্ন হত।

হেসের সূত্র যেকোনো রাসায়নিক বিক্রিয়ার তাপ পরিবর্তন গণনা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, বিক্রিয়াটি যতই জটিল হোক না কেন। এটি তাপরসায়নে একটি খুবই উপযোগী হাতিয়ার করে তোলে।

হেসের সূত্রের প্রয়োগ#

হেসের সূত্রের তাপরসায়নে বেশ কিছু প্রয়োগ রয়েছে। সবচেয়ে সাধারণ কিছু প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে:

• এমন একটি বিক্রিয়ার তাপ পরিবর্তন গণনা করা যা একক ধাপে সম্পন্ন করা যায় না।
• একটি যৌগের গঠন এনথালপি নির্ণয় করা।
• একটি জ্বালানীর দহন তাপ গণনা করা।
• একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার উৎপাদ ভবিষ্যদ্বাণী করা।

হেসের সূত্র একটি শক্তিশালী হাতিয়ার যা বিভিন্ন ধরনের তাপরাসায়নিক সমস্যা সমাধানে ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি তাপগতিবিদ্যার একটি মৌলিক নীতি এবং রসায়ন, প্রকৌশল ও উপাদান বিজ্ঞানের ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

গঠন এনথালপির গণনা#

গঠন এনথালপি হল সেই শক্তি পরিবর্তনের একটি পরিমাপ যা ঘটে যখন একটি যৌগ তার উপাদান মৌলগুলি থেকে গঠিত হয়। এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ তাপগতিবিদ্যাগত ধর্ম যা বিভিন্ন রাসায়নিক গণনায় ব্যবহৃত হয়।

প্রমাণ গঠন এনথালপি#

একটি যৌগের প্রমাণ গঠন এনথালপি হল সেই এনথালপি পরিবর্তন যা ঘটে যখন এক মোল যৌগ তার উপাদান মৌলগুলি থেকে তাদের প্রমাণ অবস্থায় গঠিত হয়। একটি মৌলের প্রমাণ অবস্থা হল সেই মৌলের সবচেয়ে স্থিতিশীল রূপ ১ atm চাপে এবং ২৫°C তাপমাত্রায়।

গঠন এনথালপি গণনা#

একটি যৌগের গঠন এনথালপি নিম্নলিখিত সমীকরণ ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে:

$$\ce{ΔHf° = ΣΔHf°(products) - ΣΔHf°(reactants)}$$

যেখানে:

• ΔHf° হল যৌগটির প্রমাণ গঠন এনথালপি
• ΔHf°(products) হল উৎপাদগুলির প্রমাণ গঠন এনথালপির সমষ্টি
• ΔHf°(reactants) হল বিক্রিয়কগুলির প্রমাণ গঠন এনথালপির সমষ্টি

উদাহরণ#

জলের প্রমাণ গঠন এনথালপি গণনা করতে, আমাদের হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনের প্রমাণ গঠন এনথালপি জানা প্রয়োজন। হাইড্রোজেনের প্রমাণ গঠন এনথালপি হল ০ kJ/mol, এবং অক্সিজেনের প্রমাণ গঠন এনথালপি হল ০ kJ/mol। অতএব, জলের প্রমাণ গঠন এনথালপি হল:

$$\ce{ΔHf°(H2O) = [2ΔHf°(H2) + ΔHf°(O2)] - [0 kJ/mol + 0 kJ/mol] = 0 kJ/mol}$$

এর অর্থ হল, হাইড্রোজেন ও অক্সিজেন থেকে জল গঠন একটি তাপ-নিরপেক্ষ প্রক্রিয়া।

গঠন এনথালপির প্রয়োগ#

গঠন এনথালপি বিভিন্ন রাসায়নিক গণনার জন্য একটি উপযোগী ধর্ম। উদাহরণস্বরূপ, এটি ব্যবহার করে নিম্নলিখিত কাজগুলি করা যেতে পারে:

• একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার উৎপাদ ভবিষ্যদ্বাণী করা
• একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ায় নির্গত বা শোষিত তাপ গণনা করা
• রাসায়নিক প্রক্রিয়া নকশা করা

গঠন এনথালপি একটি গুরুত্বপূর্ণ তাপগতিবিদ্যাগত ধর্ম যা বিভিন্ন রাসায়নিক গণনায় ব্যবহৃত হয়। এটি সেই শক্তি পরিবর্তনের একটি পরিমাপ যা ঘটে যখন একটি যৌগ তার উপাদান মৌলগুলি থেকে গঠিত হয়।

হেসের সূত্রের উপর ভিত্তি করে সমস্যা#

হেসের সূত্র বলে যে, একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার এনথালপি পরিবর্তন যে পথে সম্পন্ন হয়েছে তার উপর নির্ভরশীল নয়। এর অর্থ হল, একটি বিক্রিয়ার এনথালপি পরিবর্তন বিক্রিয়াটির পৃথক ধাপগুলির এনথালপি পরিবর্তনগুলি যোগ করে গণনা করা যেতে পারে।

সমস্যা#

নিচের বিক্রিয়াটি বিবেচনা করুন:

$$\ce{CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)}$$

এই বিক্রিয়াটির এনথালপি পরিবর্তন হেসের সূত্র ব্যবহার করে নিম্নলিখিত ধাপগুলির এনথালপি পরিবর্তনগুলি যোগ করে গণনা করা যেতে পারে:

$$\ce{CH4(g) + O2(g) → CO(g) + 2H2O(g) ΔH = -890 kJ}$$

$$\ce{CO(g) + O2(g) → CO2(g) ΔH = -283 kJ}$$

বিক্রিয়াটির সামগ্রিক এনথালপি পরিবর্তন হল:

$$\ce{ΔH = ΔH1 + ΔH2 = -890 kJ + (-283 kJ) = -1173 kJ}$$

CH4 এবং O2-এর মধ্যে CO2 ও H2O গঠনের বিক্রিয়াটির এনথালপি পরিবর্তন হল -১১৭৩ kJ। এই মানটি হেসের সূত্র ব্যবহার করে বিক্রিয়াটির পৃথক ধাপগুলির এনথালপি পরিবর্তনগুলি যোগ করে গণনা করা হয়েছিল।

হেসের সূত্র সম্পর্কে প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী#

প্রঃ হেসের সূত্র কী?

উঃ হেসের সূত্র বলে যে, একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার জন্য মোট এনথালপি পরিবর্তন যে পথে সম্পন্ন হয়েছে তার উপর নির্ভরশীল নয়। অন্য কথায়, একটি বিক্রিয়ার এনথালপি পরিবর্তন একই থাকে, সেটি এক ধাপে হোক বা একাধিক ধাপে হোক।

প্রঃ হেসের সূত্র কিভাবে ব্যবহার করা হয়?

উঃ হেসের সূত্র ব্যবহার করে সরাসরি পরিমাপ করা যায় না এমন একটি বিক্রিয়ার এনথালপি পরিবর্তন গণনা করা যায়। এটি বিক্রিয়াটির পৃথক ধাপগুলির এনথালপি পরিবর্তনগুলি যোগ করে করা হয়।

প্রঃ হেসের সূত্রের গণনার কিছু উদাহরণ দিতে পারেন?

উঃ এনথালপি পরিবর্তন গণনা করতে হেসের সূত্র কিভাবে ব্যবহার করা যায় তার কয়েকটি উদাহরণ নিচে দেওয়া হল:

• মিথেনের দহনের এনথালপি পরিবর্তন নিম্নলিখিত বিক্রিয়াগুলির এনথালপি পরিবর্তনগুলি যোগ করে গণনা করা যেতে পারে:

$$\ce{CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890 kJ}$$

$$\ce{C(s) + O2(g) -> CO2(g) ΔH = -393 kJ}$$

$$\ce{2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(g) ΔH = -572 kJ}$$

মিথেনের দহনের জন্য মোট এনথালপি পরিবর্তন হল:

$$\ce{ΔH = -890 kJ + (-393 kJ) + (-572 kJ) = -1855 kJ}$$

• জলের গঠনের এনথালপি পরিবর্তন নিম্নলিখিত বিক্রিয়াগুলির এনথালপি পরিবর্তনগুলি যোগ করে গণনা করা যেতে পারে:

$$\ce{H2(g) + 1/2O2(g) -> H2O(g) ΔH = -286 kJ}$$

$$\ce{C(s) + O2(g) -> CO2(g) ΔH = -393 kJ}$$

$$\ce{CO2(g) + H2O(g) -> H2CO3(aq) ΔH = -20 kJ}$$

জলের গঠনের জন্য মোট এনথালপি পরিবর্তন হল:

$$\ce{ΔH = -286 kJ + (-393 kJ) + (-20 kJ) = -699 kJ}$$

প্রঃ হেসের সূত্রের সীমাবদ্ধতাগুলি কী কী?

উঃ হেসের সূত্র শুধুমাত্র সেইসব বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে প্রযোজ্য যা ধ্রুব তাপমাত্রা ও চাপে ঘটে। এটি সেইসব বিক্রিয়ার ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য নয় যেখানে গ্যাসের মোল সংখ্যার পরিবর্তন ঘটে।

প্রঃ হেসের সূত্র কি আজও ব্যবহৃত হয়?

উঃ হ্যাঁ, হেসের সূত্র আজও রসায়নবিদরা বিক্রিয়ার এনথালপি পরিবর্তন গণনা করতে ব্যবহার করেন। এটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার তাপগতিবিদ্যা বুঝতে একটি মূল্যবান হাতিয়ার।