Chemistryऊष्मप्रवैगिकी (Thermodynamics)A-Level

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अभिक्रिया एन्थैल्पी (Enthalpy of Reaction)

निर्माण की एन्थैल्पी से।

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Δ H_{r}^{θ} = ΣΔ H_{f}^{θ} (p r o d) - ΣΔ H_{f}^{θ} (r e a c t)

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Core idea

Overview

मानक अभिक्रिया एन्थैल्पी (standard enthalpy of reaction) ऊष्मा सामग्री (heat content) में परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करती है जो तब होता है जब मानक अवस्था (standard state) की स्थितियों के तहत एक रासायनिक प्रक्रिया के दौरान पदार्थ परिवर्तित होते हैं। यह उत्पादों के रासायनिक बंधों (chemical bonds) में संग्रहीत कुल ऊर्जा और अभिकारकों (reactants) के बंधों में संग्रहीत कुल ऊर्जा के बीच के अंतर से निर्धारित होती है।

When to use: इस समीकरण को तब लागू करें जब आप सारणीबद्ध (tabulated) मानक निर्माण डेटा (standard formation data) का उपयोग करके स्थिर दबाव पर रासायनिक प्रतिक्रिया की शुद्ध ऊष्मा विनिमय (net heat exchange) की गणना कर रहे हों। यह मानता है कि प्रतिक्रिया 298.15 K और 1 atm पर होती है, और सभी अभिकारक और उत्पाद अपनी मानक अवस्थाओं में हैं।

Why it matters: अभिक्रिया एन्थैल्पी को समझना औद्योगिक सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह इंजीनियरों को यह भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है कि कोई प्रतिक्रिया खतरनाक मात्रा में ऊष्मा छोड़ेगी या नहीं। यह दहनशील पदार्थों की ईंधन दक्षता (fuel efficiency) और भोजन द्वारा प्रदान की जाने वाली उपापचयी ऊर्जा (metabolic energy) की गणना के लिए भी मौलिक है।

Symbols

Variables

$Δ$ $H_{r}$ = Reaction Enthalpy, $Σ$ $H_{f}$ (prod) = Sum Prod Formation, $Σ$ $H_{f}$ (react) = Sum React Formation

Δ H_{r}

Reaction Enthalpy

kJ/mol

Σ H_{f} (p r o d)

Sum Prod Formation

kJ/mol

Σ H_{f} (r e a c t)

Sum React Formation

kJ/mol

Walkthrough

Derivation

अभिक्रिया की एन्थैल्पी को समझना (मानक निर्माण एन्थैल्पी से)

मानक निर्माण एन्थैल्पी से $Δ_{r}$ H^ $⊖$ की गणना के लिए हेस के नियम का उपयोग करता है।

मानक स्थितियाँ लागू होती हैं।

हेस के नियम लागू करें:

उत्पादों के लिए निर्माण एन्थैल्पी का योग करें और अभिकारकों के लिए योग घटाएं (स्टोइकियोमेट्रिक गुणांकों सहित)।

Δ_{r} H^{⊖} = \sum Δ_{f} H^{⊖} (products) - \sum Δ_{f} H^{⊖} (reactants)

Result

Δ_{r} H^{⊖} = \sum Δ_{f} H^{⊖} (products) - \sum Δ_{f} H^{⊖} (reactants)

Source: AQA A-Level Chemistry — Energetics

Free formulas

Rearrangements

Solve for $Δ H_{r}$

प्रतिक्रिया संकेतन की एन्थैल्पी को सरल बनाएं

Δ H_{r}^{θ} = P - R

यह सरलीकरण क्रमशः उत्पादों और अभिकारकों की गठन एन्थैल्पी के योग के लिए शॉर्टहैंड प्रतीकों पी और आर का परिचय देता है, जिससे सही रसायन को बनाए रखते हुए प्रतिक्रिया समीकरण की मानक एन्थैल्पी को पढ़ना आसान हो जाता है।

Difficulty: 2/5

Solve for $Σ H_{f} (p r o d)$

सम प्रोड फॉर्मेशन (पी) को प्रतिक्रिया की एन्थैल्पी का विषय बनाएं

P = Δ H_{r} + R

उत्पादों के निर्माण की मानक एन्थैल्पी के योग को अलग करने के लिए प्रतिक्रिया की एन्थैल्पी सूत्र को पुनर्व्यवस्थित करें।

Difficulty: 2/5

Solve for $Σ H_{f} (r e a c t)$

$Σ$ $H_{f}$ (प्रतिक्रिया) को विषय बनाएं

R = P - Δ H_{r}

अभिकारकों के निर्माण की मानक एन्थैल्पी के योग को हल करने के लिए प्रतिक्रिया की एन्थैल्पी समीकरण को पुनर्व्यवस्थित करें।

Difficulty: 2/5

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Visual intuition

Graph

ग्राफ एक सीधी रेखा प्रदर्शित करता है जिसका ढलान एक है, जहाँ अभिक्रिया की एन्थैल्पी उत्पादों के निर्माण के योग के रूप में सीधे बढ़ती है। एक रसायन विज्ञान के छात्र के लिए, क्षैतिज अक्ष पर उच्च मान उच्च निर्माण एन्थैल्पी वाले उत्पादों का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिससे अभिकारक स्थिरांक अपरिवर्तित रहने पर समग्र अभिक्रिया एन्थैल्पी अधिक धनात्मक हो जाती है। इस रैखिक संबंध की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि उत्पाद निर्माण के योग में कोई भी वृद्धि अभिक्रिया एन्थैल्पी में समान संख्यात्मक वृद्धि का परिणाम देती है।

Graph type: linear

Why it behaves this way

Intuition

एक ऊर्ध्वाधर ऊर्जा आरेख की कल्पना करें जहाँ अभिकारक एक प्रारंभिक ऊर्जा स्तर पर कब्जा करते हैं और उत्पाद एक अंतिम ऊर्जा स्तर पर कब्जा करते हैं; अभिक्रिया की एन्थैल्पी इन दो स्तरों के बीच ऊर्ध्वाधर ऊर्जा अंतर है।

Term

मानक परिस्थितियों (298.15 K, 1 बार, शुद्ध पदार्थ) के तहत एक रासायनिक अभिक्रिया द्वारा अवशोषित या जारी कुल ऊष्मा।

एक धनात्मक मान का अर्थ है कि अभिक्रिया ऊष्मा अवशोषित करती है (ऊष्माशोषी), जिससे आसपास का तापमान ठंडा हो जाता है। एक ऋणात्मक मान का अर्थ है कि यह ऊष्मा जारी करती है (ऊष्माक्षेपी), जिससे आसपास का तापमान गर्म हो जाता है।

Term

अपने घटक तत्वों से उनके मानक अवस्थाओं में एक उत्पाद यौगिक के एक मोल के निर्माण से अवशोषित या जारी ऊष्मा।

तत्वों के सापेक्ष उत्पाद अणु की 'संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा' का प्रतिनिधित्व करता है।

Term

अपने घटक तत्वों से उनके मानक अवस्थाओं में एक अभिकारक यौगिक के एक मोल के निर्माण से अवशोषित या जारी ऊष्मा।

तत्वों के सापेक्ष अभिकारक अणु की 'संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा' का प्रतिनिधित्व करता है।

Term

सभी उत्पादों (या अभिकारकों) के निर्माण की मानक एन्थैल्पी का योग, उनके स्टोइकियोमेट्रिक गुणांकों द्वारा मापा गया।

संतुलित समीकरण में सभी उत्पाद (या अभिकारक) प्रजातियों से कुल 'संग्रहीत ऊर्जा' योगदान एकत्र करता है।

Signs and relationships

- Σ Δ H_f^θ(react): एन्थैल्पी एक अवस्था फलन है, जिसका अर्थ है कि परिवर्तन केवल प्रारंभिक (अभिकारक) और अंतिम (उत्पाद) अवस्थाओं पर निर्भर करता है। यह संरचना हेस के नियम को दर्शाती है, जहाँ समग्र एन्थैल्पी परिवर्तन एन्थैल्पी परिवर्तनों का योग होता है

Free study cues

Insight

Canonical usage

All enthalpy terms in the equation must be expressed in the same units, typically joules per mole (J/mol) or kilojoules per mole (kJ/mol), to ensure consistent calculation of the standard enthalpy of reaction.

One free problem

Practice Problem

मीथेन के दहन के लिए मानक अभिक्रिया एन्थैल्पी (Dr) की गणना करें। उत्पादों (P) के लिए कुल निर्माण एन्थैल्पी -965.1 kJ/mol है और अभिकारकों (R) के लिए कुल निर्माण एन्थैल्पी -74.8 kJ/mol है।

Hint: सूत्र Dr = P - R का उपयोग करके उत्पाद योग को अभिकारक योग से घटाएं।

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

निर्माण डेटा से दहन की एन्थैल्पी का पता लगाना। के संदर्भ में, अभिक्रिया एन्थैल्पी (Enthalpy of Reaction) मापों को ऐसी मान में बदलने के लिए इस्तेमाल होता है जिसे समझा जा सके। परिणाम इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि यह मापी गई मात्राओं को सांद्रता, उपज, ऊर्जा परिवर्तन, अभिक्रिया दर या संतुलन से जोड़ने में मदद करता है।

Study smarter

Tips

सुनिश्चित करें कि रससमीकरणमितीय गुणांक (stoichiometric coefficients) को संबंधित निर्माण मूल्यों (formation values) से गुणा किया गया है।
अपनी सबसे स्थिर अवस्था में शुद्ध तत्व, जैसे O₂(g) या C(graphite), का निर्माण एन्थैल्पी शून्य होता है।
चिह्नों (signs) को सावधानीपूर्वक प्रबंधित करें, क्योंकि ऋणात्मक निर्माण एन्थैल्पी घटाना प्रभावी रूप से कुल में जोड़ता है।
हमेशा सत्यापित करें कि इकाइयां, आमतौर पर kJ/mol, सभी पदों में सुसंगत हैं।

Avoid these traps

Common Mistakes

गलत क्रम में घटाना।
गुणांक (coefficients) से गुणा करना भूल जाना।

Common questions

Frequently Asked Questions

मानक निर्माण एन्थैल्पी से \Delta_r H^\ominus की गणना के लिए हेस के नियम का उपयोग करता है।

इस समीकरण को तब लागू करें जब आप सारणीबद्ध (tabulated) मानक निर्माण डेटा (standard formation data) का उपयोग करके स्थिर दबाव पर रासायनिक प्रतिक्रिया की शुद्ध ऊष्मा विनिमय (net heat exchange) की गणना कर रहे हों। यह मानता है कि प्रतिक्रिया 298.15 K और 1 atm पर होती है, और सभी अभिकारक और उत्पाद अपनी मानक अवस्थाओं में हैं।

अभिक्रिया एन्थैल्पी को समझना औद्योगिक सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह इंजीनियरों को यह भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है कि कोई प्रतिक्रिया खतरनाक मात्रा में ऊष्मा छोड़ेगी या नहीं। यह दहनशील पदार्थों की ईंधन दक्षता (fuel efficiency) और भोजन द्वारा प्रदान की जाने वाली उपापचयी ऊर्जा (metabolic energy) की गणना के लिए भी मौलिक है।

गलत क्रम में घटाना। गुणांक (coefficients) से गुणा करना भूल जाना।

सुनिश्चित करें कि रससमीकरणमितीय गुणांक (stoichiometric coefficients) को संबंधित निर्माण मूल्यों (formation values) से गुणा किया गया है। अपनी सबसे स्थिर अवस्था में शुद्ध तत्व, जैसे O₂(g) या C(graphite), का निर्माण एन्थैल्पी शून्य होता है। चिह्नों (signs) को सावधानीपूर्वक प्रबंधित करें, क्योंकि ऋणात्मक निर्माण एन्थैल्पी घटाना प्रभावी रूप से कुल में जोड़ता है। हमेशा सत्यापित करें कि इकाइयां, आमतौर पर kJ/mol, सभी पदों में सुसंगत हैं।

References

Sources

Atkins' Physical Chemistry
IUPAC Gold Book: Standard enthalpy of reaction
Wikipedia: Hess's Law
IUPAC Gold Book: Standard molar enthalpy of formation
NIST Chemistry WebBook
Atkins' Physical Chemistry, 11th Edition
IUPAC Gold Book (Compendium of Chemical Terminology)
AQA A-Level Chemistry — Energetics

अभिक्रिया एन्थैल्पी (Enthalpy of Reaction)

Overview

Variables

Derivation

हेस के नियम लागू करें:

Rearrangements

Graph

Intuition

Insight

Practice Problem

Real-World Context

Tips

Common Mistakes

Related Formulas

Bond Enthalpy

Frequently Asked Questions

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