Hessův zákon nám umožňuje vypočítat odchylku entalpie, což je množství energie přítomné v látkách po chemických reakcích. Je to proto, že není možné měřit samotnou entalpii, ale její variaci.
Hessův zákon je základem studia termochemie.
Tento zákon byl experimentálně vyvinut Germainem Henrym Hessem, který ustanovil:
Změna entalpie (ΔH) v chemické reakci závisí pouze na počátečním a konečném stavu reakce, bez ohledu na počet reakcí.
Jak lze vypočítat Hessův zákon?
Změnu entalpie lze vypočítat odečtením počáteční entalpie (před reakcí) od konečné entalpie (po reakci):
ΔH = HF - Hi
Další způsob, jak to vypočítat, je součet entalpií v každé z přechodných reakcí. Bez ohledu na počet a typ reakcí.
ΔH = ΔH1 + ΔH2
Jelikož tento výpočet bere v úvahu pouze počáteční a konečnou hodnotu, došlo se k závěru, že mezilehlá energie nemá vliv na výsledek její variace.
Toto je konkrétní případ Princip úspory energie, a První zákon termodynamiky.
Měli byste také vědět, že Hessův zákon lze vypočítat jako matematickou rovnici. Chcete-li to provést, můžete provést následující akce:
- Obraťte chemickou reakci, v takovém případě musí být také obráceno znaménko ΔH;
- Vynásobte rovnici, hodnota ΔH musí být také vynásobena;
- Rozdělte rovnici, hodnota ΔH musí být také rozdělena.
vědět více o entalpie.
Entalpický diagram
Hessův zákon lze také vizualizovat pomocí energetických diagramů:
Výše uvedený diagram ukazuje úrovně entalpie. V tomto případě jsou utrpěné reakce endotermické, to znamená, že dochází k absorpci energie.
ΔH1 je změna entalpie, která se stane z A do B. Předpokládejme, že je to 122 kj.
ΔH2 je změna entalpie, která se stane z B na C. Předpokládejme, že je to 224 kj.
ΔH3 je změna entalpie, která se stane z A do C.
Je tedy pro nás důležité znát hodnotu ΔH3, protože to odpovídá změně entalpie reakce z A na C.
Můžeme najít hodnotu ΔH3ze součtu entalpie v každé z reakcí:
ΔH3 = ΔH1 + ΔH2
ΔH3 = 122 kj + 224 kj
ΔH3 = 346 kj
Nebo ΔH = HF - Hi
ΔH = 346 kj - 122 kj
ΔH = 224 kj
Vstupní zkouška: Vyřešeno krok za krokem
1. (Fuvest-SP) Na základě změn entalpie souvisejících s následujícími reakcemi:
N2 (g) + 2 O.2 (g) → 2 NO2 (g) ∆H1 = +67,6 kJ
N2 (g) + 2 O.2 (g) → N2Ó4 (g) ∆H2 = +9,6 kJ
Lze předvídat, že změna entalpie spojená s dimerizační reakcí NO2 bude se rovnat:
2 NO2 (g) → 1 s2Ó4 (g)
a) -58,0 kJ b) +58,0 kJ c) -77,2 kJ d) +77,2 kJ e) +648 kJ
Řešení:
Krok 1: Obraťte první rovnici. To proto, že NE2 (g) musí se přesunout na stranu reaktantů podle globální rovnice. Pamatujte, že při obrácení reakce ∆H1 také obrací znaménko a mění ho na záporné.
Druhá rovnice je zachována.
2 NE2 (g) → N2 (g) + 2 O.2 (g) ∆H1 = - 67,6 kJ
N2 (g) + 2 O.2 (g) → N2Ó4 (g) ∆H2 = +9,6 kJ
Krok 2: Všimněte si, že N2 (g) objevuje se v produktech a činidlech a totéž se děje s 2 mol O2 písm. G).
2 NE2 (g) → N2 (g)+ 2 O.2 (g)∆H1 = - 67,6 kJ
N2 (g) + 2 O.2 (g) → N2Ó4 (g) ∆H2 = +9,6 kJ
Lze je tedy zrušit, což vede k následující rovnici:
2 NE2 (g) → N2Ó4 (g).
Krok 3: Vidíte, že jsme dospěli ke globální rovnici. Nyní musíme přidat rovnice.
∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 kJ + 9,6 kJ
∆H = -58 kJ ⇒ Alternativa A
Ze záporné hodnoty ∆H také víme, že se jedná o exotermickou reakci s uvolňováním tepla.
Zjistěte více, přečtěte si také:
- termochemie
- Cvičení z termochemie
- Endotermické a exotermické reakce
- Druhý zákon termodynamiky
Cvičení
1. (UDESC-2012) Jako palivo lze použít plynný metan, jak je znázorněno v rovnici 1:
CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2 hodiny2Ó(G)
Pomocí níže uvedených termochemických rovnic, které považujete za nezbytné, a konceptů Hessova zákona získáte hodnotu entalpie rovnice 1.
C(s) + H2Ó(G) → CO(G) + H2 (g) ΔH = 131,3 kJ mol-1
CO(G) + ½2 (g) → CO2 (g) ΔH = - 283,0 kJ mol-1
H2 (g) + ½2 (g) → H2Ó(G) ΔH = - 241,8 kJ mol-1
C(s) + 2 hodiny2 (g) → CH4 (g) ΔH = - 74,8 kJ mol-1
Hodnota entalpie rovnice 1 v kJ je:
a) - 704,6
b) - 725,4
c) - 802.3
d) - 524,8
e) - 110,5
c) - 802.3
2. (UNEMAT-2009) Hessův zákon má zásadní význam při studiu termochemie a lze jej konstatovat protože „variace entalpie v chemické reakci závisí pouze na počátečním a konečném stavu reakce". Jedním z důsledků Hessova zákona je, že termochemické rovnice mohou být zpracovány algebraicky.
Vzhledem k rovnicím:
C (grafit) + O.2 (g) → CO2 (g) ΔH1 = -393,3 kj
C (Diamant) + O.2 (g) → CO2 (g) ΔH2 = -395,2 kj
Na základě výše uvedených informací spočítejte změnu entalpie grafitového uhlíku na diamantový uhlík a zaškrtněte správnou alternativu.
a) -788,5 kj
b) +1,9 kj
c) + 788,5 kj
d) -1,9 kj
e) +98,1 kj
b) +1,9 kj
