हेस का स्थिर ऊष्मा योग का कानून

हेस का स्थिर ऊष्मा योग का कानून कहता है कि एक रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए कुल ऊष्मा परिवर्तन, चुने गए मार्ग से निर्भर नहीं होता है। दूसरे शब्दों में, एक रासायनिक प्रतिक्रिया में उत्पन्न या आपस्थित ऊष्मा उसी है चाहे प्रतिक्रिया एक कदम में हो या कदमों की श्रृंगार में हो।

यह कानून ऊर्जा के संरक्षण के सिद्धांत पर आधारित है, जो कि ऊर्जा को न तो उत्पन्न कर सकता है और न ही नष्ट कर सकता है। एक रासायनिक प्रतिक्रिया में, उत्पन्न या आपस्थित ऊर्जा की कुल मात्रा समान होती है, चाहे उसका चयनित मार्ग कुछ भी हो।

हेस के कानून के अनुप्रयोग

हेस के कानून का उपयोग करने के लिए किए जाते हैं:

• जो प्रतिक्रिया सीधे रूप से माप की नहीं जा सकती है, उसके लिए परिवर्तनांशरूपी अल्पाह्रविराम प्राप्त करना।
• एक यौगिक की स्थापना की ऊष्मा।
• प्रतिक्रिया के उत्पादों का निर्धारण करना।

उदाहरण

निम्न उदाहरण में दिखाया गया है कि हेस के कानून को कैसे उपयोग करके एक प्रतिक्रिया के लिए परिवर्तनांशरूपी अल्पाह्रविराम प्राप्त किया जा सकता है जो सीधे रूप से माप की नहीं जा सकती है।

सोचिए प्रतिक्रिया:

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

इस प्रतिक्रिया के लिए परिवर्तनांशरूपी अल्पाह्रविराम निम्न चरणों का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है:

1. निम्न प्रतिक्रिया के लिए परिवर्तनांशरूपी अल्पाह्रविराम ढूंढें:

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

इस प्रतिक्रिया के लिए परिवर्तनांशरूपी अल्पाह्रविराम -283 के जूल/मोल होता है।

2. द्वित्व प्रक्रिया के लिए प्रतिक्रिया में चरण 1 के परिवर्तनांशरूपी अल्पाह्रविराम को 2 से गुणा करें।

इससे हमें -566 के जूल/मोल मिलते हैं।

3. चरण 1 में प्रतिक्रिया के परिवर्तनांशरूपी अल्पाह्रविराम चरण 2 में प्रतिक्रिया के परिवर्तनांशरूपी अल्पाह्रविराम के समान होते हैं।

इसलिए, प्रतिक्रिया $\ce{2CO(g) + O2(g) -> 2CO2(g)}$ का परिवर्तनांशरूपी अल्पाह्रविराम -566 के जूल/मोल होता है।

हेस का स्थिर ऊष्मा योग का कानून एक शक्तिशाली उपकरण है जिसका उपयोग केमिकल प्रतिक्रिया के लिए परिवर्तनांशरूपी अल्पाह्रविराम की गणना करने के लिए किया जा सकता है। यह कानून ऊर्जा के संरक्षण के सिद्धांत पर आधारित है, जो कि ऊर्जा को न तो उत्पन्न कर सकता है और न ही नष्ट कर सकता है।

उदाहरण-हेस के स्थिर ऊष्मा योग का आधारित उदाहरण

हेस के स्थिर ऊष्मा योग का कानून कहता है कि एक रासायनिक प्रतिक्रिया में कुल ऊष्मा परिवर्तन उसे लिए गए चरणों का निर्भर नहीं होता है। इसका मतलब है कि एक प्रतिक्रिया के लिए ऊष्मा परिवर्तन को प्रतिक्रिया के अलग-अलग चरणों में होने वाले ऊष्मा परिवर्तनों का जोड़कर निकाला जा सकता है।

उदाहरण के रूप में, निम्न प्रतिक्रिया को विचार करें:

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

इस प्रतिक्रिया के लिए ऊष्मा परिवर्तन निम्न चरणों के ऊष्मा परिवर्तन को जोड़कर निकाला जा सकता है:

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

प्रतिक्रिया के लिए कुल ऊष्मा परिवर्तन है:

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

यही ऊष्मा परिवर्तन मिलेगा अगर प्रतिक्रिया एक कदम में की जाती है।

हेस का कानून रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए किसी भी ऊष्मा परिवर्तन की गणना करने के लिए उपयोग किया जा सकता है, बिना रासायनिक प्रतिक्रिया की जटिलता के आधार पर। यह थर्मोकेमिस्ट्री के लिए एक बहुत ही उपयोगी उपकरण बनाता है।

हेस के स्थिर ऊष्मा योग के अनुप्रयोग

हेस के स्थिर ऊष्मा योग का कानून थर्मोकेमिस्ट्री में कई अनुप्रयोग हैं। कुछ सामान्य अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

• एकल स्तर में कार्यान्वित नहीं किया जा सकने वाले एक प्रतिक्रिया के लिए ऊष्मा परिवर्तन की गणना करना।
• एक यौगिक के रचनात्मक ऊष्मा का निर्धारण करना।
• एक ईंधन के प्रलेपनीय ऊष्मा की गणना करना।
• रासायनिक प्रतिक्रिया के उत्पादों की पूर्वानुमान करना।

हेस का नियम एक शक्तिशाली उपकरण है जिसका प्रयोग विभिन्न ऊष्मा-रसायनिक समस्याओं को हल करने के लिए किया जा सकता है। यह ऊष्मा विज्ञान और रासायनिकी के क्षेत्रों में एक मौलिक सिद्धांत है और यह रासायनिकी, इंजीनियरिंग, और सामग्री विज्ञान में व्यापक रूप से प्रयोग किया जाता है।

गठनात्मक ऊष्मा की गणना

गठनात्मक ऊष्मा एक माप है जो उत्पन्न होती है जब एक यौगिक अपने घटक तत्वों से बनता है। यह एक महत्वपूर्ण थर्मोडायनामिक गुण है जो विभिन्न रासायनिक गणनाओं में प्रयोग किया जाता है।

मानक गठनात्मक ऊष्मा

किसी यौगिक की मानक गठनात्मक ऊष्मा वह ऊष्मा परिवर्तन है जो होता है जब उस यौगिक का एक मोल उसके घटक तत्वों से उत्पन्न होता है उनकी मानक स्थितियों में। एक तत्व की मानक स्थिति तब होती है जब दबाव 1 एटीएम और तापमान 25 ° सेल्सियस पर तत्त्व का सबसे स्थिर रूप होता है।

गठनात्मक ऊष्मा की गणना

एक यौगिक की गठनात्मक ऊष्मा निम्नलिखित समीकरण का प्रयोग करके गणित की जा सकती है:

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

जहां:

• ΔHf° यौगिक की मानक गठनात्मक ऊष्मा है
• ΔHf°(प्रोडक्ट्स) उत्पादों की मानक गठनात्मक ऊष्माओं की योगफल है
• ΔHf°(रिएक्टंट्स) प्रतिक्रियाओं की मानक गठनात्मक ऊष्माओं की योगफल है

उदाहरण

पानी की मानक गठनात्मक ऊष्मा की गणना करने के लिए, हमें हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की मानक गठनात्मक ऊष्माओं को जानने की आवश्यकता होती है। हाइड्रोजन की मानक गठनात्मक ऊष्मा 0 केजूल/मोल है, और ऑक्सीजन की मानक गठनात्मक ऊष्मा 0 केजूल/मोल है। इसलिए, पानी की मानक गठनात्मक ऊष्मा है:

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

इसका मतलब है कि हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से पानी का गठन एक ऊष्मा-न्यूत्रल प्रक्रिया है।

गठनात्मक ऊष्मा के अनुप्रयोग

गठनात्मक ऊष्मा एक विभिन्न रासायनिक गणनाओं के लिए एक उपयोगी गुण है। उदाहरण के लिए, इसका प्रयोग किया जा सकता है:

• रासायनिक प्रतिक्रिया के उत्पादों की पूर्वानुमान करने के लिए
• रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा जारी या आवश्यक ऊष्मा की गणना करने के लिए
• रासायनिक प्रक्रियाओं का डिजाइन करने के लिए

गठनात्मक ऊष्मा एक महत्वपूर्ण थर्मोडायनामिक गुण है जो उत्पन्न होता है जब एक यौगिक अपने घटक तत्वों से बनता है।

Hess के नियम पर प्रतिशत

Hess का नियम कहता है कि एक रासायनिक प्रतिक्रिया की ऊष्मा परिवर्तन रासायनिक पथ के निर्भर नहीं होता है। इसका मतलब है कि एक प्रतिक्रिया का ऊष्मा परिवर्तन प्रतिक्रिया में विभिन्न स्टेप्स के ऊष्मा परिवर्तनों को जोड़कर निकाला जा सकता है।

प्रश्न Hess के नियम पर आधारित

निम्नलिखित प्रतिक्रिया को विचार करें:

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

हेस के नियम का उपयोग करके इस अभिक्रिया के एंथाल्पी परिवर्तन को निम्नलिखित चरणों के एंथाल्पी परिवर्तनों को जोड़कर निर्धारित किया जा सकता है: [\ce{CH4(g) + O2(g) → CO(g) + 2H2O(g) ΔH = -890 kJ}] [\ce{CO(g) + O2(g) → CO2(g) ΔH = -283 kJ}] प्रतिक्रिया का संपूर्ण एंथाल्पी परिवर्तन है: [\ce{ΔH = ΔH1 + ΔH2 = -890 kJ + (-283 kJ) = -1173 kJ}] CH4 और O2 के बीच ईन्होने CO2 और H2O बनाने की अभिक्रिया का एंथाल्पी परिवर्तन -1173 kJ है। इस मान का निर्धारण हेस के नियम का उपयोग करके अभिक्रिया के विभिन्न चरणों के एंथाल्पी परिवर्तनों को जोड़कर किया गया था।

हेस के नियम FAQs

प्रश्न: हेस का नियम क्या है?

उत्तर: हेस का नियम कहता है कि एक रासायनिक प्रतिक्रिया का कुल एंथाल्पी परिवर्तन पथ के आधार पर निर्धारित नहीं होता है। अर्थात, एक प्रतिक्रिया के लिए एंथाल्पी परिवर्तन एकदिवसीय या अनेकदिवसीय पथ में हो, फिर भी वह समान होता है।

प्रश्न: हेस का नियम का उपयोग कैसे किया जाता है?

उत्तर: हेस का नियम उस प्रतिक्रिया के लिए एंथाल्पी परिवर्तन की गणना करने के लिए उपयोग किया जा सकता है जिसे सीधे तरीके से मापा नहीं जा सकता। इसे प्रतिक्रिया के विभिन्न चरणों के एंथाल्पी परिवर्तनों को जोड़कर किया जाता है।

प्रश्न: हेस के नियम की कुछ उदाहरण क्या हैं?

उत्तर: यहां कुछ उदाहरण हैं जिनमें हेस का नियम का उपयोग करके एंथाल्पी परिवर्तन की गणना की जा सकती है:

• मिथेन के ज्वलन के लिए एंथाल्पी परिवर्तन को निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के लिए जोड़कर गणना की जा सकती है:

[\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}] मिथेन के ज्वलन के लिए कुल एंथाल्पी परिवर्तन है: [\ce{ΔH = -890 kJ + (-393 kJ) + (-572 kJ) = -1855 kJ}]

• पानी के गठन के लिए एंथाल्पी परिवर्तन को निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के लिए जोड़कर गणना की जा सकती है:

[\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}] पानी के गठन के लिए कुल एंथाल्पी परिवर्तन है: [\ce{ΔH = -286 kJ + (-393 kJ) + (-20 kJ) = -699 kJ}]

प्रश्न: हेस के नियम की सीमाएं क्या हैं?

उत्तर: हेस का नियम केवल ऐसी प्रतिक्रियाओं के लिए लागू होता है जो स्थिर तापमान और दबाव पर होती हैं। यह वही प्रतिक्रियाएं शामिल नहीं करता है जिनमें गैस की मोल की संख्या में परिवर्तन होता है।

प्रश्न: क्या हेस का नियम आज भी उपयोग होता है?

उत्तर: हाँ, केमिस्ट आज भी हेस का नियम का उपयोग करते हैं रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए एंथाल्पी परिवर्तन की गणना करने के लिए। इसका उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं की थर्मोडायनमिक को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है।