आइए बात करते हैं कि गठन की गर्मी क्या है, और उन स्थितियों को भी परिभाषित करें जिन्हें मानक कहा जाता है। इस मुद्दे को समझने के लिए, हम सरल और जटिल पदार्थों के बीच अंतर का पता लगाएंगे। "गठन की गर्मी" की अवधारणा को मजबूत करने के लिए, विशिष्ट रासायनिक समीकरणों पर विचार करें।
पदार्थों के बनने की मानक एन्थैल्पी
कार्बन की गैसीय हाइड्रोजन के साथ परस्पर क्रिया की प्रतिक्रिया में 76 kJ ऊर्जा निकलती है। इस मामले में, यह आंकड़ा एक रासायनिक प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव है। लेकिन यह साधारण पदार्थों से मीथेन अणु के बनने की गर्मी भी है। "क्यों?" - तुम पूछो। यह इस तथ्य के कारण है कि प्रारंभिक घटक कार्बन और हाइड्रोजन थे। 76 kJ / mol वह ऊर्जा होगी जिसे रसायनज्ञ "गठन की ऊष्मा" कहते हैं।
डेटा टेबल
थर्मोकैमिस्ट्री में, कई टेबल हैं जो साधारण पदार्थों से विभिन्न रसायनों के गठन की गर्मी दर्शाती हैं। उदाहरण के लिए, गैसीय अवस्था में किसी पदार्थ के बनने की ऊष्मा जिसका सूत्र CO2 है393.5 kJ/mol का सूचकांक है।
व्यावहारिक मूल्य
हमें इन मूल्यों की आवश्यकता क्यों है? गठन की गर्मी एक मूल्य है जिसका उपयोग किसी भी रासायनिक प्रक्रिया के गर्मी प्रभाव की गणना करते समय किया जाता है। इस तरह की गणना करने के लिए, थर्मोकैमिस्ट्री के कानून के आवेदन की आवश्यकता होगी।
थर्मोकेमिस्ट्री
वह मूल नियम है जो रासायनिक प्रतिक्रिया की प्रक्रिया में देखी गई ऊर्जा प्रक्रियाओं की व्याख्या करता है। बातचीत के दौरान, प्रतिक्रियाशील प्रणाली में गुणात्मक परिवर्तन देखे जाते हैं। कुछ पदार्थ गायब हो जाते हैं, इसके बजाय नए घटक दिखाई देते हैं। इस तरह की प्रक्रिया आंतरिक ऊर्जा प्रणाली में बदलाव के साथ होती है, जो खुद को काम या गर्मी के रूप में प्रकट करती है। विस्तार से जुड़े कार्य में रासायनिक परिवर्तनों के लिए न्यूनतम संकेतक होता है। एक घटक के दूसरे पदार्थ में परिवर्तन में निकलने वाली ऊष्मा बड़ी हो सकती है।
यदि हम विभिन्न प्रकार के परिवर्तनों पर विचार करते हैं, तो लगभग सभी के लिए एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा का अवशोषण या विमोचन होता है। घटित होने वाली परिघटनाओं को समझाने के लिए, एक विशेष खंड बनाया गया था - थर्मोकैमिस्ट्री।
हेस का नियम
ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के लिए धन्यवाद, रासायनिक प्रतिक्रिया की शर्तों के आधार पर थर्मल प्रभाव की गणना करना संभव हो गया। गणना थर्मोकैमिस्ट्री के मूल कानून, अर्थात् हेस कानून पर आधारित हैं। हम इसका सूत्रीकरण देते हैं: एक रासायनिक परिवर्तन का ऊष्मीय प्रभावप्रकृति से जुड़ा है, पदार्थ की प्रारंभिक और अंतिम स्थिति, यह बातचीत के तरीके से जुड़ा नहीं है।
इस शब्द से क्या निकलता है? एक निश्चित उत्पाद प्राप्त करने के मामले में, केवल एक इंटरैक्शन विकल्प का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है, विभिन्न तरीकों से प्रतिक्रिया करना संभव है। किसी भी मामले में, कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप वांछित पदार्थ कैसे प्राप्त करते हैं, प्रक्रिया का थर्मल प्रभाव समान मूल्य होगा। इसे निर्धारित करने के लिए, सभी मध्यवर्ती परिवर्तनों के थर्मल प्रभावों को जोड़ना आवश्यक है। हेस के नियम के लिए धन्यवाद, थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक संकेतकों की गणना करना संभव हो गया, जो एक कैलोरीमीटर में करना असंभव है। उदाहरण के लिए, मात्रात्मक रूप से कार्बन मोनोऑक्साइड पदार्थ के गठन की गर्मी की गणना हेस के नियम के अनुसार की जाती है, लेकिन आप इसे सामान्य प्रयोगों से निर्धारित नहीं कर पाएंगे। यही कारण है कि विशेष थर्मोकेमिकल टेबल इतने महत्वपूर्ण हैं, जिसमें मानक शर्तों के तहत निर्धारित विभिन्न पदार्थों के लिए संख्यात्मक मान दर्ज किए जाते हैं
गणना में महत्वपूर्ण बिंदु
यह देखते हुए कि गठन की गर्मी प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव है, प्रश्न में पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति का विशेष महत्व है। उदाहरण के लिए, माप करते समय, कार्बन की मानक अवस्था के रूप में हीरे के बजाय ग्रेफाइट पर विचार करने की प्रथा है। दबाव और तापमान को भी ध्यान में रखा जाता है, यानी वे स्थितियां जिनमें प्रतिक्रिया करने वाले घटक शुरू में स्थित थे। ये भौतिक मात्राएँ ऊर्जा मूल्य को बढ़ाने, घटाने या बढ़ाने पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकती हैं। बुनियादी गणना के लिए,थर्मोकैमिस्ट्री, यह दबाव और तापमान के विशिष्ट संकेतकों का उपयोग करने के लिए प्रथागत है।
मानक शर्तें
चूंकि किसी पदार्थ के बनने की गर्मी मानक परिस्थितियों में ऊर्जा प्रभाव के परिमाण का निर्धारण है, हम उन्हें अलग से अलग करेंगे। गणना के लिए तापमान 298 K (25 डिग्री सेल्सियस), दबाव - 1 वातावरण चुना जाता है। इसके अलावा, ध्यान देने योग्य एक महत्वपूर्ण बात यह है कि किसी भी साधारण पदार्थ के लिए गठन की गर्मी शून्य है। यह तर्कसंगत है, क्योंकि साधारण पदार्थ स्वयं नहीं बनते, अर्थात् उनके बनने में ऊर्जा का व्यय नहीं होता है।
थर्मोकैमिस्ट्री के तत्व
आधुनिक रसायन विज्ञान के इस खंड का विशेष महत्व है, क्योंकि यह यहां है कि महत्वपूर्ण गणना की जाती है, विशिष्ट परिणाम प्राप्त होते हैं जो थर्मल पावर इंजीनियरिंग में उपयोग किए जाते हैं। थर्मोकैमिस्ट्री में, कई अवधारणाएं और शर्तें हैं जो वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए संचालित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। एन्थैल्पी (ΔH) इंगित करता है कि रासायनिक अंतःक्रिया एक बंद प्रणाली में हुई, अन्य अभिकर्मकों की प्रतिक्रिया पर कोई प्रभाव नहीं पड़ा, दबाव स्थिर था। यह स्पष्टीकरण हमें प्रदर्शन की गई गणनाओं की सटीकता के बारे में बात करने की अनुमति देता है।
किस तरह की प्रतिक्रिया पर विचार किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप थर्मल प्रभाव का परिमाण और संकेत काफी भिन्न हो सकता है। तो, एक जटिल पदार्थ के कई सरल घटकों में अपघटन से जुड़े सभी परिवर्तनों के लिए, गर्मी अवशोषण माना जाता है। कई प्रारंभिक पदार्थों को एक, अधिक जटिल उत्पाद में संयोजित करने की प्रतिक्रिया के साथ हैंएक महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा जारी करना।
निष्कर्ष
किसी भी थर्मोकेमिकल समस्या को हल करते समय क्रियाओं के समान एल्गोरिथम का उपयोग किया जाता है। सबसे पहले, तालिका के अनुसार, प्रत्येक प्रारंभिक घटक के साथ-साथ प्रतिक्रिया उत्पादों के लिए, गठन की गर्मी का मूल्य निर्धारित किया जाता है, एकत्रीकरण की स्थिति को नहीं भूलना। इसके अलावा, हेस के नियम से लैस होकर, वे वांछित मान निर्धारित करने के लिए एक समीकरण बनाते हैं।
किसी विशेष समीकरण में प्रारंभिक या अंतिम पदार्थों के सामने मौजूद स्टीरियोकेमिकल गुणांक को ध्यान में रखते हुए विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए। यदि प्रतिक्रिया में सरल पदार्थ होते हैं, तो उनके गठन की मानक ऊष्मा शून्य के बराबर होती है, अर्थात ऐसे घटक गणना में प्राप्त परिणाम को प्रभावित नहीं करते हैं। आइए एक विशिष्ट प्रतिक्रिया पर प्राप्त जानकारी का उपयोग करने का प्रयास करें। यदि हम ग्रेफाइट के साथ परस्पर क्रिया द्वारा आयरन ऑक्साइड (Fe3+) से शुद्ध धातु के निर्माण की प्रक्रिया को एक उदाहरण के रूप में लेते हैं, तो संदर्भ पुस्तक में आप मान पा सकते हैं। गठन की मानक गर्मी की। आयरन ऑक्साइड (Fe3+) के लिए यह -822.1 kJ/mol होगा, ग्रेफाइट (एक साधारण पदार्थ) के लिए यह शून्य के बराबर है। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) बनता है, जिसके लिए इस सूचक का मान 110.5 kJ / mol है, और जारी लोहे के लिए, गठन की गर्मी शून्य से मेल खाती है। किसी दिए गए रासायनिक संपर्क के गठन की मानक गर्मी का रिकॉर्ड इस प्रकार है:
ΔHo298=3× (–110.5) – (–822.1)=–331.5 + 822.1=490.6 kJ।
विश्लेषणहेस कानून के अनुसार प्राप्त संख्यात्मक परिणाम, हम एक तार्किक निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि यह प्रक्रिया एक एंडोथर्मिक परिवर्तन है, यानी, इसमें त्रिसंयोजक ऑक्साइड से लोहे की कमी की प्रतिक्रिया के लिए ऊर्जा का व्यय शामिल है।
