کیمسٹری ہیس کا قانون

ہیس کا قانونِ مسلسل حرارتی جمع#

ہیس کا قانونِ مسلسل حرارتی جمع بیان کرتا ہے کہ کیمیائی تعامل کے لیے کل اینتھیلپی میں تبدیلی راستے سے آزاد ہوتی ہے۔ دوسرے الفاظ میں، ایک کیمیائی تعامل میں خارج یا جذب ہونے والی حرارت ایک جیسی رہتی ہے چاہے تعامل ایک مرحلے میں ہو یا متعدد مراحل کے سلسلے میں۔

یہ قانون توانائی کے تحفظ کے اصول پر مبنی ہے، جو یہ بیان کرتا ہے کہ توانائی کو نہ تو پیدا کیا جا سکتا ہے اور نہ ہی تباہ کیا جا سکتا ہے۔ ایک کیمیائی تعامل میں، خارج یا جذب ہونے والی توانائی کی کل مقدار ایک جیسی ہوتی ہے، قطع نظر اس کے کہ کون سا راستہ اختیار کیا گیا ہو۔

مثال#

مندرجہ ذیل مثال دکھاتی ہے کہ ہیس کے قانون کو کس طرح استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ ایک ایسے تعامل کے لیے اینتھیلپی میں تبدیلی کا حساب لگایا جا سکے جسے براہ راست ناپا نہ جا سکتا ہو۔

تعامل پر غور کریں:

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

اس تعامل کے لیے اینتھیلپی میں تبدیلی کا حساب درج ذیل مراحل کا استعمال کرتے ہوئے لگایا جا سکتا ہے:

1. درج ذیل تعامل کے لیے اینتھیلپی میں تبدیلی معلوم کریں:

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

اس تعامل کے لیے اینتھیلپی میں تبدیلی -283 kJ/mol ہے۔

2. مرحلہ 1 میں تعامل کے لیے اینتھیلپی میں تبدیلی کو 2 سے ضرب دیں۔

اس سے ہمیں -566 kJ/mol ملتا ہے۔

3. مرحلہ 1 میں تعامل کے لیے اینتھیلپی میں تبدیلی، مرحلہ 2 میں تعامل کے لیے اینتھیلپی میں تبدیلی کے برابر ہے۔

لہذا، تعامل $\ce{2CO(g) + O2(g) -> 2CO2(g)}$ کے لیے اینتھیلپی میں تبدیلی -566 kJ/mol ہے۔

ہیس کا قانونِ مسلسل حرارتی جمع ایک طاقتور آلہ ہے جسے کیمیائی تعامل کے لیے اینتھیلپی میں تبدیلی کے حساب کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ قانون توانائی کے تحفظ کے اصول پر مبنی ہے، جو یہ بیان کرتا ہے کہ توانائی کو نہ تو پیدا کیا جا سکتا ہے اور نہ ہی تباہ کیا جا سکتا ہے۔

ہیس کے قانونِ مسلسل حرارتی جمع پر مبنی مثال#

ہیس کا قانونِ مسلسل حرارتی جمع بیان کرتا ہے کہ کیمیائی تعامل میں کل حرارتی تبدیلی راستے سے آزاد ہوتی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ کسی تعامل کے لیے حرارتی تبدیلی کا حساب، تعامل کے انفرادی مراحل کے لیے حرارتی تبدیلیوں کو جمع کر کے لگایا جا سکتا ہے۔

مثال کے طور پر، درج ذیل تعامل پر غور کریں:

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

اس تعامل کے لیے حرارتی تبدیلی کا حساب درج ذیل مراحل کے لیے حرارتی تبدیلیوں کو جمع کر کے لگایا جا سکتا ہے:

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

تعامل کے لیے کل حرارتی تبدیلی ہے:

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

یہ وہی حرارتی تبدیلی ہے جو حاصل ہوتی اگر تعامل ایک ہی مرحلے میں انجام دیا جاتا۔

ہیس کے قانون کو کسی بھی کیمیائی تعامل کے لیے حرارتی تبدیلی کے حساب کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، قطع نظر اس کے کہ تعامل کتنا پیچیدہ ہے۔ یہ اسے تھرموکیمسٹری کے لیے ایک بہت مفید آلہ بناتا ہے۔

ہیس کے قانون کی تطبیقات#

ہیس کے قانون کی تھرموکیمسٹری میں متعدد تطبیقات ہیں۔ کچھ عام ترین تطبیقات میں شامل ہیں:

• ایسے تعامل کے لیے حرارتی تبدیلی کا حساب لگانا جو ایک ہی مرحلے میں انجام نہیں دیا جا سکتا۔
• کسی مرکب کی تشکیل کی اینتھیلپی کا تعین کرنا۔
• کسی ایندھن کے احتراق کی حرارت کا حساب لگانا۔
• کیمیائی تعامل کے نتائج کی پیشین گوئی کرنا۔

ہیس کا قانون ایک طاقتور آلہ ہے جسے تھرموکیمیکل مسائل کی مختلف اقسام کو حل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ تھرموڈائنامکس کا ایک بنیادی اصول ہے اور کیمسٹری، انجینئرنگ اور مواد کی سائنس کے شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔

تشکیل کی اینتھیلپی کا حساب#

تشکیل کی اینتھیلپی اس توانائی میں تبدیلی کی پیمائش ہے جو اس وقت وقوع پذیر ہوتی ہے جب کوئی مرکب اس کے تشکیل دینے والے عناصر سے بنتا ہے۔ یہ ایک اہم تھرموڈائنامک خصوصیت ہے جو مختلف قسم کے کیمیائی حسابات میں استعمال ہوتی ہے۔

معیاری تشکیل کی اینتھیلپی#

کسی مرکب کی معیاری تشکیل کی اینتھیلپی وہ اینتھیلپی تبدیلی ہے جو اس وقت وقوع پذیر ہوتی ہے جب ایک مول مرکب اس کے تشکیل دینے والے عناصر سے ان کی معیاری حالتوں میں بنتا ہے۔ کسی عنصر کی معیاری حالت، اس عنصر کی سب سے مستحکم شکل ہوتی ہے جو 1 atm کے دباؤ اور 25°C کے درجہ حرارت پر ہو۔

تشکیل کی اینتھیلپی کا حساب#

کسی مرکب کی تشکیل کی اینتھیلپی درج ذیل مساوات کا استعمال کرتے ہوئے حساب کی جا سکتی ہے:

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

جہاں:

• ΔHf° مرکب کی معیاری تشکیل کی اینتھیلپی ہے
• ΔHf°(products) مصنوعات کی معیاری تشکیل کی اینتھیلپیوں کا مجموعہ ہے
• ΔHf°(reactants) عوامل کی معیاری تشکیل کی اینتھیلپیوں کا مجموعہ ہے

مثال#

پانی کی معیاری تشکیل کی اینتھیلپی کا حساب لگانے کے لیے، ہمیں ہائیڈروجن اور آکسیجن کی معیاری تشکیل کی اینتھیلپیوں کا علم ہونا ضروری ہے۔ ہائیڈروجن کی معیاری تشکیل کی اینتھیلپی 0 kJ/mol ہے، اور آکسیجن کی معیاری تشکیل کی اینتھیلپی 0 kJ/mol ہے۔ لہذا، پانی کی معیاری تشکیل کی اینتھیلپی ہے:

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

اس کا مطلب ہے کہ ہائیڈروجن اور آکسیجن سے پانی کی تشکیل ایک تھرمو نیوٹرل عمل ہے۔

تشکیل کی اینتھیلپی کی تطبیقات#

تشکیل کی اینتھیلپی مختلف قسم کے کیمیائی حسابات کے لیے ایک مفید خصوصیت ہے۔ مثال کے طور پر، اسے درج ذیل کاموں کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے:

• کیمیائی تعامل کے نتائج کی پیشین گوئی کرنا
• کیمیائی تعامل کے ذریعے خارج یا جذب ہونے والی حرارت کا حساب لگانا
• کیمیائی عملوں کا ڈیزائن کرنا

تشکیل کی اینتھیلپی ایک اہم تھرموڈائنامک خصوصیت ہے جو مختلف قسم کے کیمیائی حسابات میں استعمال ہوتی ہے۔ یہ اس توانائی میں تبدیلی کی پیمائش ہے جو اس وقت وقوع پذیر ہوتی ہے جب کوئی مرکب اس کے تشکیل دینے والے عناصر سے بنتا ہے۔

ہیس کے قانون پر مبنی مسئلہ#

ہیس کا قانون بیان کرتا ہے کہ کیمیائی تعامل کی اینتھیلپی تبدیلی راستے سے آزاد ہوتی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ کسی تعامل کی اینتھیلپی تبدیلی کا حساب، تعامل کے انفرادی مراحل کی اینتھیلپی تبدیلیوں کو جمع کر کے لگایا جا سکتا ہے۔

مسئلہ#

درج ذیل تعامل پر غور کریں:

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

اس تعامل کی اینتھیلپی تبدیلی کا حساب ہیس کے قانون کا استعمال کرتے ہوئے درج ذیل مراحل کی اینتھیلپی تبدیلیوں کو جمع کر کے لگایا جا سکتا ہے:

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

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

تعامل کی مجموعی اینتھیلپی تبدیلی ہے:

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

CH4 اور O2 کے درمیان CO2 اور H2O بنانے کے لیے تعامل کی اینتھیلپی تبدیلی -1173 kJ ہے۔ یہ قدر ہیس کے قانون کا استعمال کرتے ہوئے تعامل کے انفرادی مراحل کی اینتھیلپی تبدیلیوں کو جمع کر کے حساب کی گئی تھی۔

ہیس کے قانون سے متعلق عمومی سوالات#

س: ہیس کا قانون کیا ہے؟

ج: ہیس کا قانون بیان کرتا ہے کہ کیمیائی تعامل کے لیے کل اینتھیلپی تبدیلی راستے سے آزاد ہوتی ہے۔ دوسرے الفاظ میں، کسی تعامل کے لیے اینتھیلپی تبدیلی ایک جیسی رہتی ہے چاہے وہ ایک مرحلے میں ہو یا متعدد مراحل میں۔

س: ہیس کے قانون کو کیسے استعمال کیا جاتا ہے؟

ج: ہیس کے قانون کو ایسے تعامل کے لیے اینتھیلپی تبدیلی کے حساب کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جسے براہ راست ناپا نہ جا سکتا ہو۔ یہ تعامل کے انفرادی مراحل کے لیے اینتھیلپی تبدیلیوں کو جمع کر کے کیا جاتا ہے۔

س: ہیس کے قانون کے حسابات کی کچھ مثالیں کیا ہیں؟

ج: ہیس کے قانون کو اینتھیلپی تبدیلیوں کے حساب کے لیے کیسے استعمال کیا جا سکتا ہے اس کی چند مثالیں یہ ہیں:

• میتھین کے احتراق کے لیے اینتھیلپی تبدیلی کا حساب درج ذیل تعاملات کے لیے اینتھیلپی تبدیلیوں کو جمع کر کے لگایا جا سکتا ہے:

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

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

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

میتھین کے احتراق کے لیے کل اینتھیلپی تبدیلی ہے:

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

• پانی کی تشکیل کے لیے اینتھیلپی تبدیلی کا حساب درج ذیل تعاملات کے لیے اینتھیلپی تبدیلیوں کو جمع کر کے لگایا جا سکتا ہے:

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

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

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

پانی کی تشکیل کے لیے کل اینتھیلپی تبدیلی ہے:

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

س: ہیس کے قانون کی حدود کیا ہیں؟

ج: ہیس کا قانون صرف ان تعاملات پر لاگو ہوتا ہے جو مستقل درجہ حرارت اور دباؤ پر وقوع پذیر ہوں۔ یہ ان تعاملات پر بھی لاگو نہیں ہوتا جن میں گیس کے مولوں کی تعداد میں تبدیلی شامل ہو۔

س: کیا ہیس کا قانون آج بھی استعمال ہوتا ہے؟

ج: ہاں، ہیس کا قانون آج بھی کیمیا دانوں کے ذریعے تعاملات کے لیے اینتھیلپی تبدیلیوں کے حساب کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ کیمیائی تعاملات کی تھرموڈائنامکس کو سمجھنے کے لیے ایک قیمتی آلہ ہے۔