Co je Hessův zákon?

THE Hessův zákon navrhl to v roce 1840 švýcarský lékař a chemik Germain Henri Hess. Během své práce na energii ve formě tepla v neutralizační reakce v kyselinas a základnas, došel k závěru, že součet energií v tomto typu reakce byl vždy konstantní.

Studie švýcarského vědce vedly k návrhu následujícího zákona:

“Variace entalpie podílející se na chemické reakci za určitých experimentálních podmínek závisí výhradně na entalpii počáteční a konečné produkty, ať už se reakce provádí přímo v jednom kroku nebo se provádí nepřímo v sérii fází. “

Obecně je výpočet aH reakce nezávislý na počtu kroků a typu reakce a provádí se následujícím výrazem:

?H = Hp-Hr

Když nejsme schopni vypočítat? H konkrétní chemické reakce, můžeme to určit součtem? Hs kroků, které tvoří tuto reakci:

?H =? H₁ +? H₂ +? H₃ + ...

Příkladem je stanovení energie podílející se na transformaci grafitového uhlíku na diamantový uhlík (C_(G) → C._d)). K určení? H tohoto procesu máme k dispozici následující kroky:

C_(G) + O._{2 (g)} → CO_{2 (g)} AH = -94 kcal

CO_{2 (g)} → C._d) + O._{2 (g)} AH = +94,5 kcal

Protože existují sloučeniny, které se opakují (CO₂ to je₂) v obou rovnicích, ale v různých oblastech (činidla nebo produkty) jsou eliminovány. Stačí tedy přidat? Hs, protože oba O₂ kolik CO₂ jsou na opačných stranách rovnice:

?H =? H₁ +? H₂

?H = -94 + 94,5

?H = 0,5 kcal

Základy Hessova zákona

kdy musíme vypočítat změnu entalpie reakce z jeho kroků a jeho změn entalpie musíme mít na paměti, že konečná reakce je, kdo bude diktovat tento výpočet.

Všechny poskytnuté kroky jsou zpracovány tak, aby byly plně v souladu s konečnou reakcí. Například pokud máme konečnou reakci:

Celková reakce: X + Y → Z

Cvičení poskytuje následující kroky:

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

Je jasné, že kroky 2 a 3 neposlouchají finální reakci, protože v 2 je A v reaktantu a v 3 je Y v produktu. V tomto případě tyto kroky vyžadují „léčbu“, aby vyhověly konečné nebo globální reakci. Pochopte, co je to „léčba“:

Možnosti práce s kroky reakce v Hessově zákoně

a) Obraťte celou rovnici

Rovnici lze převrátit (reaktanty se stávají produkty a produkty se stávají reaktanty), aby odpovídaly pozici účastníků. V tomto případě bude hodnota? H mít své znaménko invertováno.

V níže uvedeném příkladu je zřejmé, že kroky 2 a 3 musí být obráceny:

Celková reakce: X + Y → Z

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

b) Vynásobte rovnici

Rovnici lze vynásobit libovolnou číselnou hodnotou, aby se vyrovnal počet účastníků. V takovém případě musí být hodnota? H vynásobena.

V níže uvedeném příkladu je zřejmé, že krok 2 musí být vynásoben 2, aby se rovnal počtu účastníků B a C vzhledem k globální rovnici.

Celková reakce: A + 2B → 2C

Krok 1: A + 2D → 2Z
Krok 2: Z + B → C + D

c) Rozdělte celou rovnici

Rovnici lze rozdělit libovolnou číselnou hodnotou, aby se vyrovnal počet účastníků. V tomto případě musí být také hodnota H rozdělena.

V níže uvedeném příkladu je zřejmé, že krok 2 musí být vydělen 2, aby se rovnal počtu účastníků F a C ve vztahu ke globální rovnici.

Celková reakce: W + F → 2C

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

Příklad aplikace Hessova zákona

Příklad: Kompletní spalovací reakce (tvorba oxidu uhličitého a vody) butanového plynu je dána následující rovnicí:

C₄H_{10 (g)} + 13 / 2O_{2 (g)} → 4CO_{2 (g)} + 5 hodin₂Ó_(G)

S vědomím toho butanu, C.₄H₁₀, je plyn přítomný v největším množství ve varném plynu (LPG), určete hodnotu jeho entalpie, s odkazem na následující údaje pro standardní entalpie tvorby každé z nich komponenty:

C_(s) + 5 hodin_{2 (g)} → 1C₄H_{10 (g)} AH = -125 kcal

C_(s) + O._{2 (g)} → CO_{2 (g)} AH = -394 kcal

H_{2 (g)} + 1 / 2O_{2 (g)} → H₂Ó_(G) AH = -242 kcal

Řešení:

1^Ó Krok: Krok 1 musí být obrácen, protože podle globální rovnice musí být látka reaktivní, nikoli produkt. S tímto je také znaménko hodnoty? H invertováno:

1C₄H_{10 (g)} → 4C_(s) + 5 hodin_{2 (g)}? H = + 125 kcal

2^Ó Krok: Krok 2 musí být dodržen, ale bude muset být vynásoben čtyřmi, protože podle globální rovnice musí mít 4 mol CO₂. Hodnota HH tedy musí být vynásobena také 4:

(4x) C_(s) + O._{2 (g)} → CO_{2 (g)} AH = -394 kcal

již brzy:

4C_(s) + 4 O._{2 (g)} → 4 CO_{2 (g)} AH = -1576 kcal

3^Ó Krok: Krok 3 musí být dodržen, ale bude muset být vynásoben pěti, protože podle globální rovnice musí mít 5 mol H₂Ó. Hodnota HH tedy musí být vynásobena také 5:

(5x) H_{2 (g)} + 1 / 2O_{2 (g)} → H₂Ó_(G) AH = -242 kcal

již brzy:

5 hodin_{2 (g)} + 5 / 2O_{2 (g)} → 5h₂Ó_(G AH = -1210 kcal

4^Ó Krok: Provádět mazání:

Krok 1: 1C₄H_{10 (g)} → 4C_(s) + 5 hodin_{2 (g)}? H = + 125 kcal

Krok 2: 4C_(s) + 4 O._{2 (g)} → 4 CO_{2 (g)} AH = -1576 kcal

Krok 3: 5 hodin_{2 (g)} + 5 / 2O_{2 (g)} → 5h₂Ó_(G AH = -1210 kcal

• před 5 hodinami₂ v produktu z kroku 1 a v reagenci z kroku 3 jsou proto eliminovány;

• V produktu z kroku 1 a v reagenci z kroku 2 je 4 C, takže jsou eliminovány.

Kroky tedy zůstávají následující:

Krok 1: 1C₄H_{10 (g)} → ? H = + 125 kcal

Krok 2: + 4 O._{2 (g)} → 4 CO_{2 (g)} AH = -1576 kcal

Krok 3: + 5 / 2O_{2 (g)} → 5h₂Ó_(G AH = -1210 kcal

Přidáním kroků po eliminaci zjistíme, že jsou v souladu s celkovou reakcí.

C₄H_{10 (g)} + 13 / 2O_{2 (g)} → 4CO_{2 (g)} + 5 hodin₂Ó_(G)

5^Ó Krok: Přidejte hodnoty ? hod z kroků k určení ? H globální reakce.

?H =? H₁ +? H₂ +? H₃

?H = 125 + (-1576) + (-1210)

?H = 125 - 1576 - 1210

?H = 125 - 2786

?H = - 661 kcal

Podle mě. Diogo Lopes Dias

Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-hess.htm