வேதியியல் ஹெஸ் விதி

நிலையான வெப்பக் கூட்டலுக்கான ஹெஸின் விதி#

நிலையான வெப்பக் கூட்டலுக்கான ஹெஸின் விதி, ஒரு வேதியியல் வினையின் மொத்த என்தல்பி மாற்றம் எடுக்கப்பட்ட பாதையைச் சார்ந்தது அல்ல என்று கூறுகிறது. வேறுவிதமாகக் கூறினால், ஒரு வேதியியல் வினையில் வெளியிடப்படும் அல்லது உறிஞ்சப்படும் வெப்பம், வினை ஒரு படியில் நடக்கிறதா அல்லது தொடர் படிகளில் நடக்கிறதா என்பதைப் பொருட்படுத்தாமல் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.

இந்த விதி ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இது ஆற்றலை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது என்று கூறுகிறது. ஒரு வேதியியல் வினையில், வெளியிடப்படும் அல்லது உறிஞ்சப்படும் மொத்த ஆற்றலின் அளவு, எடுக்கப்பட்ட பாதையைப் பொருட்படுத்தாமல் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.

எடுத்துக்காட்டு#

நேரடியாக அளவிட முடியாத ஒரு வினைக்கான என்தல்பி மாற்றத்தைக் கணக்கிட ஹெஸின் விதியை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என்பதை பின்வரும் எடுத்துக்காட்டு காட்டுகிறது.

பின்வரும் வினையைக் கவனியுங்கள்:

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

இந்த வினைக்கான என்தல்பி மாற்றத்தை பின்வரும் படிகளைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

1. பின்வரும் வினைக்கான என்தல்பி மாற்றத்தைக் கண்டறியவும்:

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

இந்த வினைக்கான என்தல்பி மாற்றம் -283 kJ/mol ஆகும்.

2. படி 1 இல் உள்ள வினைக்கான என்தல்பி மாற்றத்தை 2 ஆல் பெருக்கவும்.

இது நமக்கு -566 kJ/mol ஐத் தருகிறது.

3. படி 1 இல் உள்ள வினைக்கான என்தல்பி மாற்றமானது, படி 2 இல் உள்ள வினைக்கான என்தல்பி மாற்றத்திற்குச் சமமாகும்.

எனவே, $\ce{2CO(g) + O2(g) -> 2CO2(g)}$ வினைக்கான என்தல்பி மாற்றம் -566 kJ/mol ஆகும்.

நிலையான வெப்பக் கூட்டலுக்கான ஹெஸின் விதி, ஒரு வேதியியல் வினைக்கான என்தல்பி மாற்றத்தைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தக்கூடிய ஒரு சக்திவாய்ந்த கருவியாகும். இந்த விதி ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இது ஆற்றலை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது என்று கூறுகிறது.

நிலையான வெப்பக் கூட்டலுக்கான ஹெஸின் விதியின் அடிப்படையிலான எடுத்துக்காட்டு#

நிலையான வெப்பக் கூட்டலுக்கான ஹெஸின் விதி, ஒரு வேதியியல் வினையில் மொத்த வெப்ப மாற்றம் எடுக்கப்பட்ட பாதையைச் சார்ந்தது அல்ல என்று கூறுகிறது. இதன் பொருள், ஒரு வினைக்கான வெப்ப மாற்றத்தை, வினையின் தனிப்பட்ட படிகளுக்கான வெப்ப மாற்றங்களைக் கூட்டுவதன் மூலம் கணக்கிடலாம்.

எடுத்துக்காட்டாக, பின்வரும் வினையைக் கவனியுங்கள்:

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

இந்த வினைக்கான வெப்ப மாற்றத்தை பின்வரும் படிகளுக்கான வெப்ப மாற்றங்களைக் கூட்டுவதன் மூலம் கணக்கிடலாம்:

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

வினைக்கான மொத்த வெப்ப மாற்றம்:

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

இது, வினை ஒரு படியில் மேற்கொள்ளப்பட்டால் கிடைக்கும் அதே வெப்ப மாற்றமாகும்.

ஹெஸின் விதியை, வினையின் சிக்கலான தன்மையைப் பொருட்படுத்தாமல், எந்தவொரு வேதியியல் வினைக்கான வெப்ப மாற்றத்தையும் கணக்கிடப் பயன்படுத்தலாம். இது வெப்பவேதியியலில் மிகவும் பயனுள்ள கருவியாக அமைகிறது.

ஹெஸின் விதியின் பயன்பாடுகள்#

ஹெஸின் விதிக்கு வெப்பவேதியியலில் பல பயன்பாடுகள் உள்ளன. மிகவும் பொதுவான சில பயன்பாடுகள்:

• ஒரு படியில் மேற்கொள்ள முடியாத ஒரு வினைக்கான வெப்ப மாற்றத்தைக் கணக்கிடுதல்.
• ஒரு சேர்மத்தின் உருவாதல் என்தல்பியைத் தீர்மானித்தல்.
• ஒரு எரிபொருளின் எரிதல் வெப்பத்தைக் கணக்கிடுதல்.
• ஒரு வேதியியல் வினையின் விளைபொருட்களை முன்னறிதல்.

ஹெஸின் விதி, பல்வேறு வெப்பவேதியியல் சிக்கல்களைத் தீர்க்கப் பயன்படுத்தக்கூடிய ஒரு சக்திவாய்ந்த கருவியாகும். இது வெப்ப இயக்கவியலின் அடிப்படைக் கொள்கையாகும் மற்றும் வேதியியல், பொறியியல் மற்றும் பொருள் அறிவியல் துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உருவாதல் என்தல்பியின் கணக்கீடு#

உருவாதல் என்தல்பி என்பது, ஒரு சேர்மம் அதன் உறுப்புக் கூறுகளிலிருந்து உருவாகும்போது ஏற்படும் ஆற்றல் மாற்றத்தின் அளவீடு ஆகும். இது பல்வேறு வேதியியல் கணக்கீடுகளில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முக்கியமான வெப்ப இயக்கவியல் பண்பு ஆகும்.

செந்தர உருவாதல் என்தல்பி#

ஒரு சேர்மத்தின் செந்தர உருவாதல் என்தல்பி என்பது, ஒரு மோல் சேர்மம் அதன் உறுப்புக் கூறுகளிலிருந்து அவற்றின் செந்தர நிலைகளில் உருவாகும்போது ஏற்படும் என்தல்பி மாற்றம் ஆகும். ஒரு தனிமத்தின் செந்தர நிலை என்பது, 1 atm அழுத்தத்திலும் 25°C வெப்பநிலையிலும் அந்த தனிமத்தின் மிகவும் நிலையான வடிவம் ஆகும்.

உருவாதல் என்தல்பியைக் கணக்கிடுதல்#

ஒரு சேர்மத்தின் உருவாதல் என்தல்பியை பின்வரும் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

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

இங்கு:

• ΔHf° என்பது சேர்மத்தின் செந்தர உருவாதல் என்தல்பி
• ΔHf°(products) என்பது விளைபொருட்களின் செந்தர உருவாதல் என்தல்பிகளின் கூட்டுத்தொகை
• ΔHf°(reactants) என்பது வினைபடுபொருட்களின் செந்தர உருவாதல் என்தல்பிகளின் கூட்டுத்தொகை

எடுத்துக்காட்டு#

நீரின் செந்தர உருவாதல் என்தல்பியைக் கணக்கிட, ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் செந்தர உருவாதல் என்தல்பிகளை நாம் அறிந்திருக்க வேண்டும். ஹைட்ரஜனின் செந்தர உருவாதல் என்தல்பி 0 kJ/mol மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் செந்தர உருவாதல் என்தல்பி 0 kJ/mol ஆகும். எனவே, நீரின் செந்தர உருவாதல் என்தல்பி:

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

இதன் பொருள், ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனிலிருந்து நீர் உருவாதல் ஒரு வெப்பநடுநிலை செயல்முறை ஆகும்.

உருவாதல் என்தல்பியின் பயன்பாடுகள்#

உருவாதல் என்தல்பி பல்வேறு வேதியியல் கணக்கீடுகளுக்கு பயனுள்ள பண்பு ஆகும். எடுத்துக்காட்டாக, இதைப் பயன்படுத்தி:

• ஒரு வேதியியல் வினையின் விளைபொருட்களை முன்னறிதல்
• ஒரு வேதியியல் வினையால் வெளியிடப்படும் அல்லது உறிஞ்சப்படும் வெப்பத்தைக் கணக்கிடுதல்
• வேதியியல் செயல்முறைகளை வடிவமைத்தல்

உருவாதல் என்தல்பி என்பது பல்வேறு வேதியியல் கணக்கீடுகளில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முக்கியமான வெப்ப இயக்கவியல் பண்பு ஆகும். இது ஒரு சேர்மம் அதன் உறுப்புக் கூறுகளிலிருந்து உருவாகும்போது ஏற்படும் ஆற்றல் மாற்றத்தின் அளவீடு ஆகும்.

ஹெஸின் விதியின் அடிப்படையிலான சிக்கல்#

ஹெஸின் விதி, ஒரு வேதியியல் வினையின் என்தல்பி மாற்றம் எடுக்கப்பட்ட பாதையைச் சார்ந்தது அல்ல என்று கூறுகிறது. இதன் பொருள், ஒரு வினைக்கான என்தல்பி மாற்றத்தை, வினையின் தனிப்பட்ட படிகளின் என்தல்பி மாற்றங்களைக் கூட்டுவதன் மூலம் கணக்கிடலாம்.

சிக்கல்#

பின்வரும் வினையைக் கவனியுங்கள்:

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

இந்த வினைக்கான என்தல்பி மாற்றத்தை ஹெஸின் விதியைப் பயன்படுத்தி, பின்வரும் படிகளின் என்தல்பி மாற்றங்களைக் கூட்டுவதன் மூலம் கணக்கிடலாம்:

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

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

வினையின் ஒட்டுமொத்த என்தல்பி மாற்றம்:

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

CH4 மற்றும் O2 க்கு இடையேயான வினையின் என்தல்பி மாற்றம், CO2 மற்றும் H2O ஆக உருவாக -1173 kJ ஆகும். இந்த மதிப்பு, வினையின் தனிப்பட்ட படிகளின் என்தல்பி மாற்றங்களைக் கூட்டுவதன் மூலம் ஹெஸின் விதியைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டது.

ஹெஸின் விதி கேள்வி-பதில்கள்#

கே: ஹெஸின் விதி என்றால் என்ன?

ப: ஹெஸின் விதி, ஒரு வேதியியல் வினையின் மொத்த என்தல்பி மாற்றம் எடுக்கப்பட்ட பாதையைச் சார்ந்தது அல்ல என்று கூறுகிறது. வேறுவிதமாகக் கூறினால், ஒரு வினைக்கான என்தல்பி மாற்றம், அது ஒரு படியில் நடக்கிறதா அல்லது பல படிகளில் நடக்கிறதா என்பதைப் பொருட்படுத்தாமல் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.

கே: ஹெஸின் விதி எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படுகிறது?

ப: ஹெஸின் விதியை, நேரடியாக அளவிட முடியாத ஒரு வினைக்கான என்தல்பி மாற்றத்தைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தலாம். இது வினையின் தனிப்பட்ட படிகளுக்கான என்தல்பி மாற்றங்களைக் கூட்டுவதன் மூலம் செய்யப்படுகிறது.

கே: ஹெஸின் விதி கணக்கீடுகளின் சில எடுத்துக்காட்டுகள் என்ன?

ப: என்தல்பி மாற்றங்களைக் கணக்கிட ஹெஸின் விதியை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என்பதற்கான சில எடுத்துக்காட்டுகள் இங்கே:

• மீத்தேனின் எரிதலுக்கான என்தல்பி மாற்றத்தை, பின்வரும் வினைகளுக்கான என்தல்பி மாற்றங்களைக் கூட்டுவதன் மூலம் கணக்கிடலாம்:

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

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

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

மீத்தேனின் எரிதலுக்கான மொத்த என்தல்பி மாற்றம்:

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

• நீரின் உருவாதலுக்கான என்தல்பி மாற்றத்தை, பின்வரும் வினைகளுக்கான என்தல்பி மாற்றங்களைக் கூட்டுவதன் மூலம் கணக்கிடலாம்:

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

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

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

நீரின் உருவாதலுக்கான மொத்த என்தல்பி மாற்றம்:

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

கே: ஹெஸின் விதியின் வரம்புகள் என்ன?

ப: ஹெஸின் விதி நிலையான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் நடக்கும் வினைகளுக்கு மட்டுமே பொருந்தும். வாயுவின் மோல்களின் எண்ணிக்கையில் மாற்றத்தை உள்ளடக்கிய வினைகளுக்கும் இது பொருந்தாது.

கே: ஹெஸின் விதி இன்றும் பயன்பாட்டில் உள்ளதா?

ப: ஆம், வேதியியல் வினைகளுக்கான என்தல்பி மாற்றங்களைக் கணக்கிட வேதியியலாளர்கள் இன்றும் ஹெஸின் விதியைப் பயன்படுத்துகின்றனர். இது வேதியியல் வினைகளின் வெப்ப இயக்கவியலைப் புரிந்துகொள்வதற்கான ஒரு மதிப்புமிக்க கருவியாகும்.