ما هو قانون هيس؟

ال قانون هيس تم اقتراحه في عام 1840 من قبل الطبيب والكيميائي السويسري جيرمان هنري هيس. خلال عمله على الطاقة في شكل حرارة في تفاعلات التعادل في حامضرمل يتمركزاستنتج أن مجموع الطاقات في هذا النوع من التفاعل كان دائمًا ثابتًا.

أدت دراسات العالم السويسري إلى اقتراح القانون الآتي:

“يعتمد تباين المحتوى الحراري المتضمن في تفاعل كيميائي ، في ظل ظروف تجريبية معينة ، بشكل حصري على المحتوى الحراري النواتج الأولية والنهائية ، سواء تم إجراء التفاعل مباشرة في خطوة واحدة أو تم تنفيذه بشكل غير مباشر في سلسلة من المراحل."

بشكل عام ، حساب؟ H للتفاعل مستقل عن عدد الخطوات ونوع التفاعل ويتم ذلك بالتعبير التالي:

?H = حصان-ساعة

عندما لا نتمكن من حساب H لتفاعل كيميائي معين ، يمكننا تحديده بمجموع Hs من الخطوات التي يتكون منها هذا التفاعل:

?ح =؟₁ +؟ ح₂ +؟ ح₃ + ...

مثال على ذلك هو تحديد الطاقة المتضمنة في تحويل كربون الجرافيت إلى كربون الماس (C_(ز) → ج_(د)). لتحديد؟ H من هذه العملية ، لدينا الخطوات التالية تحت تصرفنا:

ج_(ز) + س_{2 (ز)} → كو_{2 (ز)} ؟ H = -94 سعر حراري

كو_{2 (ز)} → ج_(د) + س_{2 (ز)} ؟ ح = +94.5 كيلو كالوري

حيث أن هناك مركبات تكرر نفسها (CO

₂ انها ال₂) في كلا المعادلتين ، ولكن في مناطق مختلفة (الكواشف أو المنتجات) ، يتم حذفها. لذا ، ما عليك سوى إضافة؟ Hs المقدمة ، لأن كلا الحرفين O₂ كم CO₂ على طرفي نقيض من المعادلة:

?ح =؟₁ +؟ ح₂

?ع = -94 + 94.5

?H = 0.5 كيلو كالوري

اساسيات قانون هيس

متى يتعين علينا ذلك احسب التغير في المحتوى الحراري للتفاعل من خطواته وتنوعاته في المحتوى الحراري ، علينا أن نضع في اعتبارنا أن رد الفعل النهائي هو من سيملي هذا الحساب.

يتم وضع جميع الخطوات المقدمة بطريقة تتوافق تمامًا مع رد الفعل النهائي. على سبيل المثال ، إذا كان لدينا رد فعل نهائي:

رد الفعل العام: X + Y → Z

ويوفر التمرين الخطوات التالية:

الخطوة 1: X + D → W + E.
الخطوة 2: Z + D → F + E.
الخطوة 3: F → Y + W

من الواضح أن الخطوتين 2 و 3 لا تمتثل للتفاعل النهائي ، لأنه في 2 ، يكون A في المادة المتفاعلة ، وفي 3 ، Y موجود في المنتج. في هذه الحالة ، تحتاج هذه الخطوات إلى "معالجة" لتتوافق مع رد الفعل النهائي أو العالمي. افهم ما هو هذا "العلاج":

احتمالات العمل مع خطوات رد الفعل في قانون هيس

أ) اقلب المعادلة بأكملها

يمكن قلب المعادلة (تصبح المواد المتفاعلة منتجات ، وتصبح المنتجات متفاعلة) من أجل مطابقة وضع المشاركين. في هذه الحالة ، سيتم عكس علامتها قيمة؟ H.

في المثال أدناه ، من الواضح أنه يجب عكس الخطوتين 2 و 3:

رد الفعل العام: X + Y → Z

الخطوة 1: X + D → W + E.
الخطوة 2: Z + D → F + E.
الخطوة 3: F → Y + W

ب) اضرب المعادلة

يمكن ضرب المعادلة بأي قيمة عددية من أجل معادلة عدد المشاركين. في هذه الحالة ، يجب ضرب قيمة H.

في المثال أدناه ، من الواضح أنه يجب ضرب الخطوة 2 في 2 لتساوي عدد المشاركين B و C بالنسبة إلى المعادلة العامة.

رد الفعل العام: A + 2B → 2C

الخطوة 1: A + 2D → 2Z
الخطوة 2: Z + B → C + D.

ج) اقسم المعادلة بأكملها

يمكن تقسيم المعادلة بأي قيمة عددية من أجل معادلة عدد المشاركين. في هذه الحالة ، يجب أيضًا تقسيم قيمة H.

في المثال أدناه ، من الواضح أن الخطوة 2 يجب تقسيمها على 2 لتساوي عدد المشاركين F و C فيما يتعلق بالمعادلة العالمية.

رد الفعل العام: W + F → 2C

الخطوة 1: W + 2D → 2Z
الخطوة 2: 4Z + 2F → 4C + 4D

مثال على تطبيق قانون هيس

مثال: يتم إعطاء تفاعل الاحتراق الكامل (تكوين ثاني أكسيد الكربون والماء) لغاز البيوتان بالمعادلة التالية:

ج₄ح_{10 (ز)} + 13 / 2O_{2 (ز)} → 4CO_{2 (ز)} + 5 ساعات₂ا_(ز)

مع العلم أن البيوتان ، سي₄ح₁₀، هو الغاز الموجود بأكبر كمية في غاز الطهي (LPG) ، حدد قيمة المحتوى الحراري الخاص به ، بالإشارة إلى البيانات التالية عن المحتوى الحراري القياسي لتشكيل كل منها عناصر:

ج_(س) + 5 ساعات_{2 (ز)} → 1 ج₄ح_{10 (ز)} ؟ H = -125 سعر حراري

ج_(س) + س_{2 (ز)} → كو_{2 (ز)} ؟ H = -394 سعر حراري

ح_{2 (ز)} + 1 / 2O_{2 (ز)} → H.₂ا_(ز) ؟ H = -242 سعر حراري

القرار:

1^ا خطوة: يجب عكس الخطوة 1 لأنه ، وفقًا للمعادلة العالمية ، يجب أن تكون المادة متفاعلة وليست منتجًا. بهذا ، يتم أيضًا عكس علامة قيمة H:

1 ج₄ح_{10 (ز)} → 4 ج_(س) + 5 ساعات_{2 (ز)} ؟ ح = + 125 سعر حراري

2^ا خطوة: يجب الاحتفاظ بالخطوة 2 ، ولكن يجب مضاعفتها بأربعة ، لأنه وفقًا للمعادلة العالمية ، يجب أن تحتوي على 4 مول من ثاني أكسيد الكربون₂. وبالتالي ، يجب ضرب قيمة H في 4 أيضًا:

(4x) ج_(س) + س_{2 (ز)} → كو_{2 (ز)} ؟ H = -394 سعر حراري

هكذا:

4 ج_(س) + 4 س_{2 (ز)} → 4 كو_{2 (ز)} ؟ H = -1576 سعر حراري

3^ا خطوة: يجب الاحتفاظ بالخطوة 3 ، ولكن يجب ضربها بخمسة ، لأنه وفقًا للمعادلة العالمية ، يجب أن تحتوي على 5 مول من H₂س. وبالتالي ، يجب ضرب قيمة H في 5 أيضًا:

(5 أضعاف) ح_{2 (ز)} + 1 / 2O_{2 (ز)} → H.₂ا_(ز) ؟ H = -242 سعر حراري

هكذا:

5 ساعات_{2 (ز)} + 5 / 2O_{2 (ز)} → 5 ح₂ا_(ز ؟ H = -1210 سعر حراري

4^ا خطوة: إجراء عمليات الحذف:

الخطوة 1: 1 ج₄ح_{10 (ز)} → 4 ج_(س) + 5 ساعات_{2 (ز)} ؟ ح = + 125 سعر حراري

الخطوة 2: 4 ج_(س) + 4 س_{2 (ز)} → 4 كو_{2 (ز)} ؟ H = -1576 سعر حراري

الخطوه 3: 5 ساعات_{2 (ز)} + 5 / 2O_{2 (ز)} → 5 ح₂ا_(ز ؟ H = -1210 سعر حراري

• منذ 5 ساعات₂ في منتج الخطوة 1 وفي كاشف الخطوة 3 ، يتم التخلص منهما ؛

• يوجد 4 ج في المنتج من الخطوة 1 والكاشف من الخطوة 2 ، لذلك يتم التخلص منها.

وهكذا تبقى الخطوات على النحو التالي:

الخطوة 1: 1 ج₄ح_{10 (ز)} → ؟ ح = + 125 سعر حراري

الخطوة 2: + 4 س_{2 (ز)} → 4 كو_{2 (ز)} ؟ H = -1576 سعر حراري

الخطوه 3: + 5 / 2O_{2 (ز)} → 5 ح₂ا_(ز ؟ H = -1210 سعر حراري

بإضافة الخطوات بعد عمليات التصفية ، نجد أنها تتماشى مع رد الفعل العام.

ج₄ح_{10 (ز)} + 13 / 2O_{2 (ز)} → 4CO_{2 (ز)} + 5 ساعات₂ا_(ز)

5^ا خطوة: أضف قيم ؟ ساعة من خطوات تحديد ؟ ح من رد الفعل العالمي.

?ح =؟₁ +؟ ح₂ +؟ ح₃

?ع = 125 + (-1576) + (-1210)

?ع = 125 - 1576 - 1210

?ع = 125 - 2786

?ح = - 661 سعر حراري

بي ديوغو لوبيز دياس

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-hess.htm