6.10
גז מימן הדולף ממכוניות חשמליות יכול להגיב עם שכבת האוזון באטמוספרה וליצור מים. בתגובות כאלה, קשר למדוד באופן ישיר את שינוי האנתלפיה בתנאי מעבדה. יחד עם זאת, ניתן לבצע תגובה זו במעבדה בשני שלבים ולמדוד את האנתלפיה בכל שלב.
בשלב 1 גז חמצן מומר לגז אוזון ודלתא H-1 שווה לפלוס 285.4 קילוג'ול. בשלב 2 גזי מימן וחמצן יוצרים יחד אדי מים, ודלתא H-2 שווה מינוס 483.6 קילוג'ול. מכיוון שאנתלפיה היא פונקציה של מצב, השינוי האנתלפי של תגובה תלוי רק במצב ההתחלתי של המערכת, מימן ואוזון, ובמצב הסופי, מים, ללא תלות בשלבי הביניים.
חוק הס, המתאר את החוקיות בסכימת משוואות חום, קובע שאם משוואה כימית יכולה להיכתב במספר שלבים, שינוי האנתלפיה במשוואה הסופית יכול להיכתב כסך כל האנתלפיות בכל אחד מהשלבים. לעיתים קרובות חייבים לתמרן תגובות תרמו-כימיות על מנת לחשב את סכום התגובה של תגובה נתונה. ניתן לשנות את הכמויות הסטויכיומטריות ואת כיוון התגובה, וניתן לקבוע אנתלפיה חדשה לכל תגובה מתומרנת.
בדוגמה זו, לא ניתן לחבר ישירות את שני השלבים עם השינוי הידוע באנתלפיה כדי לחשב את האנתלפיה הלא ידועה של התגובה. הסיבה לכך היא שבמשוואה הראשונה התוצר הוא אוזון, ואילו בתגובה המעניינת אותנו האוזון הוא מגיב. כדי להתמודד עם זה, חייבים להמיר את המשוואה הראשונה, תגובה אנדותרמית, לתגובה האקסותרמית ההפוכה, שבה האוזון מתפרק לחמצן ומשחרר 285.4 קילוג'ול.
לדלתא H החדשה אותו ערך, אך הסימן ההפוך. למרות זאת, הוספת ההפך משלב 1 ו-שלב 2 אינה נותנת תוצאה של שלושה מול מים כמו בהמרה של אוזון למים בגלל המקדמים הסטויכיומטריים השונים. כדי לפתור את זה, יש להכפיל את המקדמים הסטויכיומטריים בכל אחת מהתגובות ואת שינויי האנתלפיה של התגובות בגורמים היוצרים התאמה בין המקדמים לתגובה הרלוונטית, או מבטלים אותה.
מכיוון ששינוי האנתלפיה תלוי בכמויות המגיבים והתוצרים, היחס בין מקדמים לשינוי האנתלפיה נותר קבוע. כדי להגיע לשלושה מול מים, יש להכפיל את שלב 2 ב-3 כפול 2, והתוצאה היא דלתת H-2 חדשה של מינוס 725.4 קילוג'ול. כדי לכלות מול אחד של אוזון, יש להכפיל את ההפך משלב 1 ב-1 כפול 2, והתוצאה היא דלתת H-1 חדשה של מינוס 142.7 קילוג'ול.
סיכום המשוואה התרמו-כימיקלית המותאמות וביטול כל התרכובות שמופיעות הן במגיבים והן בתוצרים ייתנו את התגובה הרלוונטית. כאשר מחברים את דלתות H 1 ו-2 החדשות, שינוי האנתלפיה לתגובה בין מימן לאוזון הוא מינוס 868.1 קילוג'ול.
ישנן שתי דרכים לקבוע את כמות החום הכרוכה בשינוי כימי: למדוד אותו בניסוי, או לחשב אותו משינויי אנתלפיה אחרים שנקבעו בניסוי. יש תגובות שקשה, אם לא בלתי…
זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.