Hess Yasası, kimyasal termodinamik temel taşlarından biri olarak duruyor, bu yasayı kullanarak kimyagerlerin, belirli adımlarla ilişkili olan reaksiyonları doğrudan ölçmek zor veya imkansız olan tepkileri tahmin etmelerine olanak sağlıyor. Bu prensip, toplam entalpi değişikliğinin, ilk ve son devletlerin aldığı yol için, çok yönlü sentezlerle uğraşırken özellikle belirgin hale geldiğini gösteriyor.

Hess Yasasını Anlayın

Onun temelinde Hess Yasası, entalpy'nin aritmetik olması için doğrudan bir sonuçtur:0) Devlet fonksiyonu[Dönetici 1). Bir devlet fonksiyonu, sistemin mevcut durumuna bağlıdır (baskı, sıcaklık, kompozisyon) ve bu durumda, entalpimetrik ölçümlere dayanarak, reaksiyonları ve ürünler arasındaki değişim bir adımda meydana gelen veya orta tepkilerin serileri ile ilk olarak önerilmiştir.

Formal olarak, Hes Yasası şöyle ifade edilebilir:

[FONT:0) ﴾4﴿ [DÜDÜDÜDÜŞÜNÜ: 2] [DÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ TÜSİADÜ İLİŞKİNŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ TÜSİAD ÂNİN ÂŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ ÂŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞ

Her {{H) adım yolda bireysel bir tepki için entalpy değişikliğidir. Kanun gerçek tutar, çünkü entalpy korunmuştur - orta adımlar sırasında herhangi bir ısı emilir veya serbest bırakılırsa, tam döngünün korunması için analog bir şekilde yapılır.

Örneğin, karbon dioksitin → CO + 1⁄2O2 → CO2) veya sonraki {{H'nin oluşumu ve ardından doğrudan CO + 1⁄2O2 → CO + 1⁄2O2 O2 → CO2 → CO2 ve CO2 → Aynı zamanda elde edilen iki adımlı yolun toplamının doğrudan doğruya eşitlediği garanti edilir.

Teorik Vakıf: Devlet Fonksiyonları Olarak Enthalpy

Hesss Yasasının güvenilirliği, devlet fonksiyonlarının matematiksel özellikleri üzerine kuruludur. Enthalpy (H) H = U + PV olarak tanımlanır, ABD'nin iç enerjisi nerede, P baskı ve V hacmidir.

⁇ dH = 0

Sonuç olarak, iki devletin aynı {{H'ye verdiği herhangi bir yol, deneyden tek başına elde edilen bir sonuç değildir; termodinamik ve entalpy'nin devlet işlevi olarak tanımından sonradır. Böylece Hes Yasası, ampirik bir yaklaşım değildir.

Bu takdir etmenin bir başka yolu da, eksiltme enerjilerinin ortalama değerleridir, çünkü Herhangi bir şekilde ental enerjilerin bir araya gelmesi, aksi takdirde enerji azaltımının belirlenmesi ve aksi takdirde enerji azaltımının belirlenmesi gibi, yüksek çözünürlükte bir enerji miktarın azalmasıdır.

Kompleks Reaksiyon Yolunda Pratik Uygulamalar

Hess Yasası, birden fazla orta, kararsız tür veya önküre doğrudan calorimetri içeren tepkilerle ilgili olarak vazgeçilmez hale gelir. Aşağıda hem akademik hem de endüstriyel bağlamda birkaç temel uygulama vardır.

Indirect Routes aracılığıyla Formasyon Enthalpies

Standart oluşumların özellikleri (345H[[Dönemli):0) [Dönetici:0) Hes ), reaksiyonları hemen hemen hemen hemen herhangi bir işlem için hesaplamak için kullanılan temel termodinamik verilerdir. Ancak, birçok bileşik doğrudan bir yana, yan yanan bir yanmalı tepkiden oluşturulamaz. (C6) C6+ s.

{{H[Dönem:0)[DÜye: ﴾6H6) = 6345H[DÜye: 2 ) + 3345H[FLT: 4)

Bu dolaylı yöntem termokimyasal tablolarda standart bir uygulamadır ve binlerce organik bileşik için kullanılır.

Çok-Adım S Sentetik Yollar

Organik sentezde, hedef molekülü genellikle birkaç ardışık tepki ile elde edilir. Her adımın entalpi değişikliği vardır ve genel enerji verimliliği bir süreç ölçeklendirmek için kritiktir.Hes Yasası, kimyagerlerin net karşılıklılık veya hidro-konomisitesini karşılaştırarak farklı sentetik rotalar sıralamasına olanak sağlar. Örneğin, aspirinin salçası asit ve araptik anhydride, net 345H, bu bilgilerden elde edilebilir enerji maliyetlerini azaltabilir veya azaltılabilir adımların sentezine yardımcı olabilir.

Biokimyasal Yol Energetik

Yaşam sistemleri, glyciz gibi karmaşık metabolik yollara, citrik asit döngüsüne ve oxidative phosphoryla ilgili olarak, Gibbs ve H2O'nun genel dönüşümü için entalpy değişikliğine güvenir, ancak her enzim-catalyz reaksiyonlarının adımlarının basamaklı katkılarını ortaya çıkarır. Araştırmacılar, Hes'in bireysel adımlar arasında 345H'i bölmek için gerekli olan tüm {{H'yi kullanırlar.

Endüstriyel Süreç Tasarımı ve Optimizasyon

Kimyasal mühendisler rutin olarak Hess Yasasını enerji verimli reaktörleri ve ısı değiştirici ağlarını tasarlamak için uygularlar.Sorusız adımlar gibi multi-tipik işlem için, genel reaksiyon N2 + 3H2 → 2NH3 yüksek sıcaklık ve baskıda meydana gelir.Bu, oksitlerin veya oksijen emisyonlarının bozulması gibi, tüm tanımlanabilir adımları içeren termokimyasal döngüler oluşturur.

Hes-In Law'ın Yasasını uygulamak için Adım Adım Yaklaşımı

Hess Yasasını karmaşık bir yolda etkin bir şekilde kullanmak için, sistematik bir prosedür takip edin:

  1. [FONT:0) Hedef tepkisini yaz[[Dönem: 1) Belirli bir şekilde, fiziksel devletler (s, l, g, aq) dahil olmak üzere en büyük reaksiyonu tanımlayın.
  2. [FONT:0] Bilinen adımların ([Dönemli) tanımlanması; Hedef tepkisini bilinen {{H değerleri ile bir dizi tepkiye ayır. Bunlar, formasyon reaksiyonları, yanma reaksiyonları veya yayınlanan termokimya verileri ile herhangi bir reaksiyon içerebilir.
  3. [FONT:0) Bilinen tepkileri sıralayın[[Döneticileri değiştir]: Aynı faktör tarafından çarpıtın (geri dönüşüm, değişim aşaması) böylece, eklendiğinde, orta tür iptal edilir ve net denklem, hedefle eşleştirilir.
  4. [FONT:0]Yerel {{H değerleri): Toplam hedef reaksiyonu için 345H'dir.
  5. [FONT:0) Eşitlik Eşitliği[Dönetici: 1): Son denklemin doğru stoichiometriye sahip olduğunu ve tüm türlerin hedeften iptal edildiğini kontrol edin.

Bu yöntem genellikle termokimyasal denklemlerle ilgili olarak öğretilir, o zaman onlara eklenir. Örneğin, 2NO2 → N2O4, NO2 form için bilinen veriler ve N2O4 form için kullanılır.

Örnek Hesaplamalar

Karbon Monoksitinin Oluşumu

Klasik bir tablo CO oluşumunun entalpisini belirlemektedir. Doğrudan tepki C + 1⁄2O2 → CO2 her zaman bir yan üründir, ancak CO2'nin yanması ve CO'nın yanması her zaman kolayca ölçülmektedir:

  • {{H)comb[[Dönetici: C, grafik) = -393.5 kJ /mol (C + O2 → CO2)
  • {{H)comb[Dönem: 0,00 TL (CO) = -283.0 kJ/mol (CO + 1⁄2O2 → CO2)

C + 1⁄2O2 için {{H istiyoruz. Hedefin tamamlanma aşaması olarak bilinen grafiği tedavi etmek. Arrange denklemleri:

  1. C + O2 → CO2, {{H = -393.5 kJ
  2. CO2 → CO + 1⁄2O2, {{H = +283.0 kJ ( CO Yansı)

Ek: C + O2 + CO2 → CO2 + CO + 1⁄2O2 → İptal CO2 ve net O2: C + 1⁄2O2 → CO, {{H = -393.5 + 283.0 = -110.5 kJ /mol. Bu değer, CO formlarının tamamen yanmadan daha az olduğunu gösteriyor.

Biyokimyasal Dönüşüm için Reaksiyon Enthalpy

Glierobik glyciz'deki kombiyenin dönüşümü göz önüne alındığında, C6H12O6 → 2C3H6O3. Tüm yoldaki doğrudan makmetri enzim kompleksleri nedeniyle zorlanır. Ancak, Hes Yasasını kullanarak, 11 enzymatik adımlarını {{H'yi özetleyebiliriz.Data fromfenFLT:0)

Avantajları ve Sınırlamaları

Hess Yasasının birincil avantajı, deneysel zorlukları beslemektir. Eksik tepkilerle ilgili sorunlardan kaçınır, yan ürünler, kararsız ortalar veya aşırı koşullar. Ayrıca, aksi takdirde tehlikeli veya pahalı kurulumlar gerektirecek tepkiler için ental değişikliklerin hesaplanmasına da izin verir.Eğitimde, devlet fonksiyonları ve enerji koruma kavramını güçlendirir.

Ancak Hess Yasası sınırlamaları vardır. Sonuçın doğruluğu, herhangi bir adımda ) veya ) Mekaniklik) Sürekli olarak, sürekli olarak gerekli olan süreçlere bağlıdır. Sonuç, iç enerji değişiklikleri (345-) standart olmayan koşullara göre, standart olmayan çözümlere ilişkin doğruya doğru bir şekilde kullanılmalıdır.

Başka bir pratik sınırlama güvenilir termokimyasal verilerin kullanılabilirliğidir. Birçok egzotik molekül veya geçici tür için, formasyon entalleri sekme edilmez. Bu tür durumlarda, grup eksivitesi (Hesss Yasası'na dayanarak) kullanılabilir, ancak belirsizler artırabilir.

Direct Calorimetri ile Karşılaştırma

Doğrudan calorimetri, bir oksijen atmosferinde ısı değişiminin azaltılması ve kaloriferin azaltılması ile ilgili olarak (örneğin, yüksek basınçta gazların toplanması) daha basit bir rota sunar.

Termodinamikte Gelişmiş Uygulamalar

Entalpy'nin ötesinde, Hess Yasası ilkeleri, {{G gibi diğer devlet işlevlerine genişletilir:0)Gibbs ücretsiz enerji) ve [[Düzgögesel[Döneticileri) ve {{G {{G = {{H }}S ve 345G aynı zamanda bir devlet fonksiyonudur, benzer yol bağımsızlığı sağlar. Bu, serbest enerji döngülerinin kendiliğinden tahmin edilmesine olanak sağlar. Örneğin, standart Gibbs, ADP'nin dönüşümü ve fosfata katkısının temel olarak serbest kalmasına olanak sağlar.

Malzeme bilimi, Hess Yasası, 2MgO + SiO2 (forsterite) gibi sağlam bir tepki için kullanılır.Entalpy değişimi oksit formlarının toplamından elde edilebilir.[T:2).

Çevre kimyası ayrıca Hess Yasasından, hava kirliliği deneylerinde ölçülmüş net termokimyasal etkisini değerlendirdiğinde fayda sağlar. Örneğin, ozon kesinti döngüleri için ental değişim birkaç temel tepkiden birlikte parçalanabilir, ancak genel döngü, ClO ve HO2 gibi geçici radikalleri flaş deneylerde ölçebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Hess Yasası kimyada oldukça yönlü ve kalıcı bir ilke olarak kalır. Devlet-işlevsel doğasını kullanarak, bilim insanları ve mühendislerin, kimyadaki her türlü bilgiyi doğru bir şekilde uygulamaya koyduğu tepkileri hesaplamaları sağlar. -bir karmaşık yoldan doğrudan ölçmek için -enerjiye olan, çok-milli sanayi süreçlerinin tasarımını kullanarak, heceliyolojik analiz yöntemlerin uygulanmasını sağlamak, kimyasal analizlerin her türlüliğini artırmak ve kimyasal analizlerini geliştirmek için gereken temel bir yöntem olarak zorlayın.