রাসায়নিক বিক্রিয়ায় এনথ্যালপি খুঁজে বের করার 3 টি উপায়

2024 লেখক: Jason Gerald | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-15 08:10

সমস্ত রাসায়নিক বিক্রিয়ায়, আশপাশ থেকে তাপ গ্রহন করা যায় বা চারপাশে ছেড়ে দেওয়া যায়। রাসায়নিক বিক্রিয়া এবং তার পরিবেশের মধ্যে তাপের আদান -প্রদানকে প্রতিক্রিয়াটির এনথ্যালপি বা H বলা হয়।তবে H- কে সরাসরি পরিমাপ করা যায় না - পরিবর্তে, বিজ্ঞানীরা সময়ের সাথে সাথে একটি প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রার পরিবর্তন ব্যবহার করে এনথ্যালপিতে পরিবর্তন খুঁজে বের করে। সময়ের সাথে সাথে (হিসাবে লিখিত জ)। H এর সাহায্যে একজন বিজ্ঞানী নির্ধারণ করতে পারেন যে কোন প্রতিক্রিয়া তাপ দেয় (বা "এক্সোথার্মিক") বা তাপ গ্রহণ করে (অথবা "এন্ডোথার্মিক")। সাধারণভাবে, H = m x s x T, যেখানে m হল বিক্রিয়কদের ভর, s হল পণ্যের নির্দিষ্ট তাপ, এবং T হল বিক্রিয়ায় তাপমাত্রার পরিবর্তন।

ধাপ

3 এর মধ্যে পদ্ধতি 1: এনথ্যালপি সমস্যার সমাধান

ধাপ 1. আপনার পণ্য এবং প্রতিক্রিয়াশীলদের প্রতিক্রিয়া নির্ধারণ করুন।

যেকোনো রাসায়নিক বিক্রিয়ায় দুটি রাসায়নিক বিভাগ জড়িত থাকে - পণ্য এবং বিক্রিয়ক। পণ্যগুলি রাসায়নিক পদার্থ যা প্রতিক্রিয়া থেকে আসে, যখন প্রতিক্রিয়াগুলি রাসায়নিক পদার্থ যা পণ্য উত্পাদন করতে একত্রিত হয় বা বিভক্ত হয়। অন্য কথায়, প্রতিক্রিয়ার বিক্রিয়কগুলি খাদ্য রেসিপির উপাদানগুলির মতো, যখন পণ্যগুলি সমাপ্ত খাবার। একটি প্রতিক্রিয়ার এইচ খুঁজে পেতে, প্রথমে পণ্য এবং বিক্রিয়া চিহ্নিত করুন।

উদাহরণস্বরূপ, বলুন আমরা হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন থেকে জল গঠনের জন্য প্রতিক্রিয়াটির এনথ্যালপি খুঁজে বের করতে যাচ্ছি: 2H₂ (হাইড্রোজেন) + ও₂ (অক্সিজেন) → 2H₂O (জল)। এই সমীকরণে, জ₂ এবং ও₂ প্রতিক্রিয়াশীল এবং জ₂ও একটি পণ্য।

ধাপ 2. বিক্রিয়কদের মোট ভর নির্ধারণ করুন।

এরপরে, আপনার প্রতিক্রিয়াশীলদের ভর খুঁজুন। যদি আপনি এর ভর না জানেন এবং এটিকে বৈজ্ঞানিক স্কেলে ওজন করতে না পারেন, তাহলে আপনি তার প্রকৃত ভর খুঁজে পেতে তার মোলার ভর ব্যবহার করতে পারেন। মোলার ভর একটি ধ্রুবক যা নিয়মিত পর্যায় সারণিতে (একক উপাদানগুলির জন্য) এবং অন্যান্য রাসায়নিক উত্স (অণু এবং যৌগের জন্য) পাওয়া যায়। প্রতিটি বিক্রিয়কের মোলার ভরকে মোলের সংখ্যার দ্বারা সংখ্যাবৃদ্ধি করুন।

• জলের উদাহরণে, আমাদের বিক্রিয়ক হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন গ্যাস, যার মোলার ভর 2 গ্রাম এবং 32 গ্রাম। যেহেতু আমরা 2 টি মোল হাইড্রোজেন ব্যবহার করছি (H তে 2 এর সহগ দ্বারা বিচার করা হচ্ছে₂) এবং 1 তিল অক্সিজেন (O তে সহগের অনুপস্থিতি দ্বারা বিচার করা₂), আমরা প্রতিক্রিয়াশীলদের মোট ভর গণনা করতে পারি নিম্নরূপ:

  2 × (2g) + 1 × (32g) = 4g + 32g = 36 গ্রাম

ধাপ 3. আপনার পণ্যের নির্দিষ্ট তাপ খুঁজুন।

পরবর্তী, আপনি বিশ্লেষণ করছেন পণ্য নির্দিষ্ট তাপ খুঁজুন। প্রতিটি উপাদান বা অণুর একটি নির্দিষ্ট সুনির্দিষ্ট তাপ রয়েছে: এই মানটি একটি ধ্রুবক এবং সাধারণত রসায়ন শেখার সংস্থায় পাওয়া যায় (উদাহরণস্বরূপ, একটি রসায়ন পাঠ্যপুস্তকের পিছনের টেবিলে)। নির্দিষ্ট তাপ গণনা করার বিভিন্ন উপায় রয়েছে, কিন্তু আমরা যে সূত্রটি ব্যবহার করছি তার জন্য আমরা ইউনিট Joule/gram ° C ব্যবহার করছি।

• মনে রাখবেন যে যদি আপনার সমীকরণে একাধিক পণ্য থাকে, তাহলে প্রতিটি পণ্য উৎপাদনের জন্য ব্যবহৃত উপাদানগুলির প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য আপনাকে এনথ্যালপি গণনা করতে হবে, তারপর প্রতিক্রিয়ার জন্য সামগ্রিক এনথ্যালপি খুঁজে পেতে তাদের যোগ করুন।
• আমাদের উদাহরণে, চূড়ান্ত পণ্য হল জল, যার প্রায় একটি নির্দিষ্ট তাপ আছে। 4.2 জুল/গ্রাম ° সে.

পদক্ষেপ 4. প্রতিক্রিয়া হওয়ার পরে তাপমাত্রার পার্থক্য খুঁজুন।

পরবর্তী, আমরা টি, প্রতিক্রিয়া আগে এবং পরে তাপমাত্রা পরিবর্তন খুঁজে পাবেন। এটি গণনা করার জন্য প্রতিক্রিয়া (বা T2) এর পর চূড়ান্ত তাপমাত্রা থেকে প্রতিক্রিয়া (বা T1) এর প্রাথমিক তাপমাত্রা বিয়োগ করুন। বেশিরভাগ রাসায়নিক কাজের মতো, কেলভিন (কে) তাপমাত্রা ব্যবহার করা হয় (যদিও সেলসিয়াস (সি) একই ফলাফল দেবে)।

• আমাদের উদাহরণের জন্য, ধরা যাক প্রতিক্রিয়াটির প্রাথমিক তাপমাত্রা 185K কিন্তু প্রতিক্রিয়া সম্পূর্ণ হলে 95K পর্যন্ত ঠান্ডা হয়। এই সমস্যাটিতে, টি নিম্নলিখিত হিসাবে গণনা করা হয়:

  T = T2 - T1 = 95K - 185K = - 90 কে

পদক্ষেপ 5. সমাধান করার জন্য H = m x s x T সূত্রটি ব্যবহার করুন।

যদি আপনার m, প্রতিক্রিয়াশীল পদার্থের ভর, দ্রব্যগুলির নির্দিষ্ট তাপ, এবং T, বিক্রিয়াটির তাপমাত্রার পরিবর্তন হয়, তাহলে আপনি বিক্রিয়াটির এনথ্যালপি খুঁজে পেতে প্রস্তুত। H = m x s x T ফর্মুলায় আপনার মানগুলো লাগান এবং সমাধান করার জন্য গুণ করুন। আপনার উত্তরটি জ্বালানি ইউনিটে লেখা আছে, যুলস (জে)।

• আমাদের উদাহরণ সমস্যার জন্য, প্রতিক্রিয়া এর enthalpy হয়:

  H = (36g) × (4.2 JK-1 g-1) × (-90K) = - 13,608 জে

ধাপ 6. আপনার প্রতিক্রিয়া শক্তি গ্রহণ করছে বা হারাচ্ছে তা নির্ধারণ করুন।

বিভিন্ন প্রতিক্রিয়ার জন্য H গণনা করার সবচেয়ে সাধারণ কারণগুলির মধ্যে একটি হল নির্ণয় করা যে প্রতিক্রিয়াটি এক্সোথার্মিক (শক্তি হারায় এবং তাপ নির্গত করে) বা এন্ডোথার্মিক (শক্তি লাভ করে এবং তাপ শোষণ করে)। যদি এইচ এর জন্য আপনার চূড়ান্ত উত্তরের চিহ্নটি ইতিবাচক হয়, তাহলে প্রতিক্রিয়াটি এন্ডোথার্মিক। এদিকে, যদি চিহ্নটি নেতিবাচক হয় তবে প্রতিক্রিয়াটি এক্সোথার্মিক। সংখ্যা যত বড়, এক্সো- বা এন্ডোথার্মিক বিক্রিয়া তত বেশি। শক্তিশালী এক্সোথার্মিক প্রতিক্রিয়াগুলির সাথে সতর্ক থাকুন - তারা কখনও কখনও প্রচুর পরিমাণে শক্তি ছেড়ে দেয়, যা খুব দ্রুত মুক্তি পেলে বিস্ফোরণের কারণ হতে পারে।

আমাদের উদাহরণে, চূড়ান্ত উত্তর হল -13608J। যেহেতু চিহ্নটি নেতিবাচক, আমরা জানি যে আমাদের প্রতিক্রিয়া exothermic । এটি বোধগম্য করে - এইচ₂ এবং ও₂ একটি গ্যাস, যখন এইচ₂ও, পণ্য, একটি তরল। গরম গ্যাস (বাষ্প আকারে) অবশ্যই তাপের আকারে পরিবেশে শক্তি ছেড়ে দিতে হবে, এটিকে ঠান্ডা করে তরল তৈরি করতে হবে, অর্থাৎ H গঠনের প্রতিক্রিয়া₂O এক্সোথার্মিক।

3 এর 2 পদ্ধতি: এনথ্যালপি আকার অনুমান করা

ধাপ 1. এনথ্যালপি অনুমান করতে বন্ড শক্তি ব্যবহার করুন।

প্রায় সব রাসায়নিক বিক্রিয়ায় পরমাণুর মধ্যে বন্ধন তৈরি বা ভাঙা জড়িত। যেহেতু রাসায়নিক বিক্রিয়ায় শক্তিকে ধ্বংস বা সৃষ্টি করা যায় না, যদি আমরা প্রতিক্রিয়াতে বন্ধন গঠনের বা ভাঙ্গার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তির পরিমাণ জানি, আমরা এই বন্ধন যোগ করে উচ্চ মাত্রার নির্ভুলতার সাথে সামগ্রিক প্রতিক্রিয়ার জন্য এনথ্যালপি পরিবর্তন অনুমান করতে পারি শক্তি

• উদাহরণস্বরূপ, H ব্যবহার করা প্রতিক্রিয়া₂ + এফ₂ H 2HF এই সমীকরণে, H- অণুতে H পরমাণুকে ভাঙ্গার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তির প্রয়োজন₂ 436 kJ/mol, যখন F এর জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি₂ হল 158 kJ/mol পরিশেষে, H এবং F থেকে HF গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি = -568 kJ/mol। আমরা 2 দ্বারা গুণ করি কারণ সমীকরণের পণ্যটি 2 HF, তাই এটি 2 × -568 = -1136 kJ/mol। তাদের সবাইকে একসাথে যুক্ত করে, আমরা পাই:

  436 + 158 + -1136 = - 542 কেজে/মোল.

ধাপ 2. এনথ্যালপি অনুমান করার জন্য গঠনের এনথ্যালপি ব্যবহার করুন।

গঠনের এনথ্যালপি হল মানগুলির একটি সেট যা একটি রাসায়নিক পদার্থ উৎপাদনের বিক্রিয়ায় এনথ্যালপি পরিবর্তনের প্রতিনিধিত্ব করে। যদি আপনি সমীকরণে পণ্য এবং বিক্রিয়ক উৎপাদনের জন্য প্রয়োজনীয় গঠনের এনথ্যালপি জানেন, তাহলে আপনি উপরে বর্ণিত বন্ড শক্তির মতো এনথ্যালপি অনুমান করতে পারেন।

• উদাহরণস্বরূপ, সি ব্যবহার করা সমীকরণ₂জ₅OH + 3O₂ CO 2CO₂ + 3 এইচ₂এই সমীকরণে, আমরা জানি যে নিম্নলিখিত প্রতিক্রিয়ার জন্য গঠনের এনথ্যালপি হল:

  গ₂জ₅OH → 2C + 3H₂ +0.5O₂ = 228 কেজে/মোল

  2C + 2O₂ CO 2CO₂ = -394 2 = -788 কেজে/মোল

  3 জ₂ +1.5 ও₂ → 3 এইচ₂ও = -286 × 3 = -858 কেজে/মোল

  যেহেতু আমরা C পেতে এই সমীকরণগুলিকে যোগ করতে পারি₂জ₅OH + 3O₂ CO 2CO₂ + 3 এইচ₂ও, আমরা যে প্রতিক্রিয়া থেকে এনথ্যালপি খুঁজে বের করার চেষ্টা করছি, আমাদের কেবলমাত্র এই প্রতিক্রিয়াটির এনথ্যালপি খুঁজে পেতে উপরের গঠনের বিক্রিয়ায় এনথ্যালপি যোগ করতে হবে:

  228 + -788 + -858 = - 1418 কেজে/মোল.

পদক্ষেপ 3. সমীকরণটি উল্টানোর সময় চিহ্নটি পরিবর্তন করতে ভুলবেন না।

এটা মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে যখন আপনি একটি প্রতিক্রিয়া এর এনথ্যালপি গণনা করার জন্য গঠনের এনথ্যালপি ব্যবহার করেন, তখনই যখনই আপনি উপাদানগুলির প্রতিক্রিয়ার জন্য সমীকরণটি বিপরীত করবেন তখন আপনাকে অবশ্যই গঠনের এনথ্যাল্পির চিহ্ন পরিবর্তন করতে হবে। অন্য কথায়, যদি আপনি প্রতিক্রিয়া তৈরির জন্য আপনার এক বা একাধিক সমীকরণকে উল্টে দেন যাতে পণ্য এবং বিক্রিয়ক একে অপরকে বাতিল করে দেয়, আপনি যে গঠন প্রতিক্রিয়া পরিবর্তন করছেন তার এনথ্যাল্পির চিহ্ন পরিবর্তন করুন।

উপরের উদাহরণে, মনে রাখবেন যে গঠন প্রতিক্রিয়া আমরা C এর জন্য ব্যবহার করেছি₂জ₅ওহ উল্টো। গ₂জ₅OH → 2C + 3H₂ +0.5O₂ সি দেখান₂জ₅OH বিভক্ত, গঠিত হয় না। যেহেতু আমরা এই সমীকরণটি উল্টে দিয়েছি যাতে পণ্য এবং বিক্রিয়ক একে অপরকে বাতিল করে দেয়, তাই আমরা 228 kJ/mol দিতে গঠনের এনথ্যাল্পির চিহ্ন পরিবর্তন করেছি। প্রকৃতপক্ষে, সি এর গঠনের এনথ্যালপি₂জ₅OH হল -228 kJ/mol

3 এর পদ্ধতি 3: পরীক্ষায় এনথ্যালপি পরিবর্তন পর্যবেক্ষণ করা

ধাপ 1. একটি পরিষ্কার পাত্রে নিন এবং এটি জল দিয়ে ভরাট করুন।

একটি সাধারণ পরীক্ষা দিয়ে এনথ্যালপির নীতি দেখতে সহজ। আপনার পরীক্ষামূলক প্রতিক্রিয়া বাইরের পদার্থ দ্বারা দূষিত হয় না তা নিশ্চিত করার জন্য, আপনি যে পাত্রে ব্যবহার করতে চান তা পরিষ্কার এবং জীবাণুমুক্ত করুন। বিজ্ঞানীরা এনথ্যালপি পরিমাপের জন্য ক্যালোরিমিটার নামক বিশেষ সিলযুক্ত পাত্রে ব্যবহার করেন, কিন্তু আপনি যে কোনো কাচ বা ছোট টেস্ট টিউব দিয়ে ভালো ফলাফল পেতে পারেন। আপনি যে পাত্রেই ব্যবহার করুন না কেন, এটি পরিষ্কার, ঘরের তাপমাত্রার জল দিয়ে পূরণ করুন। আপনার ঠান্ডা তাপমাত্রা সহ একটি ঘরে পরীক্ষা করা উচিত।

এই পরীক্ষার জন্য, আপনার একটি মোটামুটি ছোট পাত্রে প্রয়োজন হবে। আমরা পানিতে আলকা-সেল্টজারের এনথ্যালপি পরিবর্তনের প্রভাব পরীক্ষা করব, তাই আপনি যত কম পানি ব্যবহার করবেন, তাপমাত্রার পরিবর্তন তত বেশি স্পষ্ট হবে।

ধাপ 2. পাত্রে থার্মোমিটার োকান।

একটি থার্মোমিটার নিন এবং পাত্রে সেট করুন যাতে থার্মোমিটারের অগ্রভাগ পানির নিচে থাকে। জলের তাপমাত্রা পড়ুন - আমাদের উদ্দেশ্যে, পানির তাপমাত্রা টি 1 দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, প্রতিক্রিয়াটির প্রাথমিক তাপমাত্রা।

ধরা যাক আমরা পানির তাপমাত্রা পরিমাপ করি এবং ফলাফল হল 10 ডিগ্রি সে। কয়েক ধাপে, আমরা এই তাপমাত্রা রিডিংগুলিকে এনথ্যালপির নীতি প্রমাণ করতে ব্যবহার করব।

ধাপ 3. পাত্রে একটি আলকা-সেল্টজার যুক্ত করুন।

যখন আপনি পরীক্ষা শুরু করার জন্য প্রস্তুত হন, তখন একটি আলকা-সেল্টজার পানিতে ফেলে দিন। আপনি অবিলম্বে লক্ষ্য করবেন যে শস্য বুদবুদ করছে এবং হিসি করছে। যখন জপমালা পানিতে দ্রবীভূত হয়, তারা রাসায়নিক বাইকার্বোনেটে (HCO।) ভেঙ্গে যায়।₃^-) এবং সাইট্রিক অ্যাসিড (যা হাইড্রোজেন আয়ন আকারে বিক্রিয়া করে, এইচ⁺)। এই রাসায়নিকগুলি 3HCO সমীকরণে জল এবং কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস গঠনে বিক্রিয়া করে₃⁻ + 3 এইচ⁺ → 3 এইচ₂O + 3CO₂.

ধাপ 4. প্রতিক্রিয়া সম্পূর্ণ হলে তাপমাত্রা পরিমাপ করুন।

প্রতিক্রিয়া এগিয়ে যাওয়ার সাথে সাথে দেখুন - আলকা -সেল্টজার গ্রানুলগুলি ধীরে ধীরে দ্রবীভূত হবে। যত তাড়াতাড়ি শস্যের প্রতিক্রিয়া শেষ হয় (বা ধীর হয়ে যায়), আবার তাপমাত্রা পরিমাপ করুন। জল আগের চেয়ে ঠান্ডা হওয়া উচিত। যদি এটি উষ্ণ হয়, তবে পরীক্ষাটি বাইরের বাহিনী দ্বারা প্রভাবিত হতে পারে (উদাহরণস্বরূপ, যদি আপনি যে ঘরে থাকেন তা উষ্ণ হয়)।

আমাদের পরীক্ষামূলক উদাহরণের জন্য, ধরা যাক যে জলের তাপমাত্রা 8 ডিগ্রি সে।

ধাপ 5. প্রতিক্রিয়ার এনথ্যালপি অনুমান করুন।

একটি আদর্শ পরীক্ষায়, যখন আপনি একটি আলকা-সেল্টজার দানা পানিতে ফেলে দেন, তখন এটি জল এবং কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস গঠন করে (গ্যাসকে হিসিং বুদবুদ হিসেবে দেখা যায়) এবং জলের তাপমাত্রা হ্রাস পায়। এই তথ্য থেকে, আমরা অনুমান করি যে প্রতিক্রিয়াটি এন্ডোথার্মিক - অর্থাৎ এটি আশেপাশের পরিবেশ থেকে শক্তি শোষণ করে। দ্রবীভূত তরল বিক্রিয়কগুলিকে একটি বায়বীয় পণ্য উৎপাদনের জন্য অতিরিক্ত শক্তির প্রয়োজন হয়, তাই তারা চারপাশ থেকে তাপের আকারে শক্তি শোষণ করে (এই পরীক্ষায়, জল)। এর ফলে পানির তাপমাত্রা কমে যায়।