Hvad er Hess 'lov?

DET Hess's lov det blev foreslået i 1840 af den schweiziske læge og kemiker Germain Henri Hess. Under sit arbejde med energi i form af varme i neutraliseringsreaktioner i syres og grundlags, konkluderede han, at summen af ​​energierne i denne type reaktion altid var konstant.

Den schweiziske videnskabsmands undersøgelser førte til fremsættelse af følgende lov:

“Variationen af ​​entalpi involveret i en kemisk reaktion under visse eksperimentelle betingelser afhænger udelukkende af entalpi indledende og endelige produkter, hvad enten reaktionen udføres direkte i et enkelt trin eller udføres indirekte i en serie af faser. "

Generelt er beregningen af? H af en reaktion uafhængig af antallet af trin og typen af ​​reaktion og udføres ved følgende udtryk:

?H = Hp-Hr

Når vi ikke er i stand til at beregne? H for en specifik kemisk reaktion, kan vi bestemme den ved summen af? Hs af de trin, der udgør denne reaktion:

?H =? H₁ +? H₂ +? H₃ + ...

Et eksempel er bestemmelsen af ​​den energi, der er involveret i omdannelsen af ​​grafitkulstof til diamantkulstof (C

_(g) → C_(d)). For at bestemme? H af denne proces har vi følgende trin til vores rådighed:

Ç_(g) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)}? H = -94 Kcal

CO_{2 (g)} → C_(d) + O_{2 (g)}? H = +94,5 Kcal

Da der er forbindelser, der gentager sig selv (CO₂ Det er₂) i begge ligninger, men i forskellige områder (reagenser eller produkter) elimineres de. Så tilføj bare? Hs forudsat, da begge O₂ hvor meget CO₂ er på modsatte sider af ligningen:

?H =? H₁ +? H₂

?H = -94 + 94,5

?H = 0,5 Kcal

Grundlæggende om Hess 'lov

hvornår skal vi beregne entalpiændringen af ​​en reaktion ud fra dens trin og dens entalpi-variationer skal vi huske på, at den endelige reaktion er, hvem der vil diktere denne beregning.

Alle leverede trin udarbejdes på en sådan måde, at de er helt enige i den endelige reaktion. For eksempel, hvis vi har en endelig reaktion:

Samlet reaktion: X + Y → Z

Og øvelsen giver følgende trin:

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

Det er klart, at trin 2 og 3 ikke adlyder den endelige reaktion, da i 2 er A i reaktanten, og i 3 er Y i produktet. I dette tilfælde skal disse trin behandles for at overholde den endelige eller globale reaktion. Forstå hvad denne "behandling" er:

Muligheder for at arbejde med trinene til en reaktion i Hess 'lov

a) Inverter hele ligningen

En ligning kan inverteres (reaktanter bliver produkter, og produkter bliver reaktanter) for at udligne deltagernes position. I dette tilfælde vil værdien af? H have sit tegn inverteret.

I eksemplet nedenfor er det tydeligt, at trin 2 og 3 skal vendes:

Samlet reaktion: X + Y → Z

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

b) Multiplicer ligningen

En ligning kan ganges med en hvilken som helst numerisk værdi for at udligne antallet af deltagere. I så fald skal værdien af? H ganges.

I eksemplet nedenfor er det tydeligt, at trin 2 skal ganges med 2 for at svare til antallet af deltagere B og C i forhold til den globale ligning.

Samlet reaktion: A + 2B → 2C

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

c) Opdel hele ligningen

En ligning kan divideres med en hvilken som helst numerisk værdi for at udligne antallet af deltagere. I dette tilfælde skal værdien af? H også deles.

I eksemplet nedenfor er det tydeligt, at trin 2 skal divideres med 2 for at svare til antallet af deltagere F og C i forhold til den globale ligning.

Samlet reaktion: W + F → 2C

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

Eksempel på anvendelse af Hess 'lov

Eksempel: Den komplette forbrændingsreaktion (dannelse af kuldioxid og vand) af butangas er givet ved følgende ligning:

Ç₄H_{10 (g)} + 13 / 2O_{2 (g)} → 4CO_{2 (g)} + 5 timer₂O_(g)

At kende den butan, C₄H₁₀, er den tilstedeværende gas i den største mængde i kogegas (LPG), bestem værdien af ​​dens entalpi, med henvisning til de følgende data for standardenthalpier for dannelse af hver af dens komponenter:

Ç_(s) + 5 timer_{2 (g)} → 1C₄H_{10 (g)}? H = -125 Kcal

Ç_(s) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)}? H = -394 Kcal

H_{2 (g)} + 1 / 2O_{2 (g)} → H₂O_(g)? H = -242 Kcal

Løsning:

1^O Trin: Trin 1 skal vendes, da stoffet ifølge den globale ligning skal være reaktant, ikke produkt. Med dette inverteres også tegnet på værdien af? H:

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

2^O Trin: Trin 2 skal holdes, men det skal ganges med fire, fordi det ifølge den globale ligning skal have 4 mol CO₂. Således skal værdien af? H også ganges med 4:

(4x) Ç_(s) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)}? H = -394 Kcal

snart:

4C_(s) + 4 O_{2 (g)} → 4 CO_{2 (g)}? H = -1576 Kcal

3^O Trin: Trin 3 skal holdes, men det skal ganges med fem, fordi det ifølge den globale ligning skal have 5 mol H₂O. Således skal værdien af? H også ganges med 5:

(5x) H_{2 (g)} + 1 / 2O_{2 (g)} → H₂O_(g)? H = -242 Kcal

snart:

5 timer_{2 (g)} + 5 / 2O_{2 (g)} → 5 timer₂O_(g ? H = -1210 Kcal

4^O Trin: Udfør sletninger:

Trin 1: 1C₄H_{10 (g)} → 4C_(s) + 5 timer_{2 (g)}? H = + 125 Kcal

Trin 2: 4C_(s) + 4 O_{2 (g)} → 4 CO_{2 (g)}? H = -1576 Kcal

Trin 3: 5 timer_{2 (g)} + 5 / 2O_{2 (g)} → 5 timer₂O_(g ? H = -1210 Kcal

• For 5 timer siden₂ i trin 1-produktet og i trin 3-reagenset elimineres de derfor;

• Der er 4 ° C i produktet fra trin 1 og reagenset fra trin 2, så de elimineres.

Således forbliver trinnene som følger:

Trin 1: 1C₄H_{10 (g)} → ? H = + 125 Kcal

Trin 2: + 4 O_{2 (g)} → 4 CO_{2 (g)}? H = -1576 Kcal

Trin 3: + 5 / 2O_{2 (g)} → 5 timer₂O_(g ? H = -1210 Kcal

Ved at tilføje trinene efter elimineringerne finder vi, at de er i overensstemmelse med den samlede reaktion.

Ç₄H_{10 (g)} + 13 / 2O_{2 (g)} → 4CO_{2 (g)} + 5 timer₂O_(g)

5^O Trin: Tilføj værdierne for ? timer af trinene til bestemmelse af ? H af den globale reaktion.

?H =? H₁ +? H₂ +? H₃

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

?H = 125 - 1576 - 1210

?H = 125 - 2786

?H = - 661 Kcal

Af mig. Diogo Lopes Dias

Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-hess.htm