Τι είναι ο νόμος του Έσση;

Ο Ο νόμος του Έσση προτάθηκε το 1840 από τον Ελβετό ιατρό και χημικό Germain Henri Hess. Κατά τη διάρκεια της εργασίας του για την ενέργεια με τη μορφή θερμότητας στο αντιδράσεις εξουδετέρωσης σε οξύs και βάσηκατέληξε στο συμπέρασμα ότι το άθροισμα των ενεργειών σε αυτόν τον τύπο αντίδρασης ήταν πάντα σταθερό.

Οι μελέτες Ελβετών επιστημόνων οδήγησαν στην πρόταση του ακόλουθου νόμου:

“Η παραλλαγή της ενθαλπίας που εμπλέκεται σε μια χημική αντίδραση, υπό ορισμένες πειραματικές συνθήκες, εξαρτάται αποκλειστικά από την ενθαλπία αρχικά και τελικά προϊόντα, είτε η αντίδραση διεξάγεται απευθείας σε ένα μόνο στάδιο είτε πραγματοποιείται έμμεσα σε μια σειρά φάσεις. "

Σε γενικές γραμμές, ο υπολογισμός του ΔΗ μιας αντίδρασης είναι ανεξάρτητος από τον αριθμό των σταδίων και τον τύπο της αντίδρασης και γίνεται με την ακόλουθη έκφραση:

?Η = Υρ-Ω

Όταν δεν μπορούμε να υπολογίσουμε το? H μιας συγκεκριμένης χημικής αντίδρασης, μπορούμε να το προσδιορίσουμε με το άθροισμα των «Hs» των βημάτων που συνθέτουν αυτήν την αντίδραση:

?Η =? Η₁ +? Χ₂ +? Χ₃ + ...

Ένα παράδειγμα είναι ο προσδιορισμός της ενέργειας που εμπλέκεται στη μετατροπή του άνθρακα γραφίτη σε άνθρακα διαμαντιών (C_(σολ) → Γ_(ρε)). Για να προσδιορίσουμε το; H αυτής της διαδικασίας, έχουμε στη διάθεσή μας τα ακόλουθα βήματα:

ΝΤΟ_(σολ) + Ο_{2 (ζ)} → CO_{2 (ζ)}? H = -94 Kcal

CO_{2 (ζ)} → Γ_(ρε) + Ο_{2 (ζ)}? H = +94,5 Kcal

Καθώς υπάρχουν ενώσεις που επαναλαμβάνονται (CO₂ είναι το₂) και στις δύο εξισώσεις, αλλά σε διαφορετικές περιοχές (αντιδραστήρια ή προϊόντα), εξαλείφονται. Απλώς, προσθέστε το? Hs που παρέχεται, καθώς και οι δύο O₂ πόσο το CO₂ βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές της εξίσωσης:

?Η =? Η₁ +? Χ₂

?Η = -94 + 94,5

?Η = 0,5 Kcal

Βασικές αρχές του νόμου του Έσση

πότε πρέπει υπολογίστε την αλλαγή ενθαλπίας μιας αντίδρασης από τα βήματα και τις παραλλαγές της ενθαλπίας, πρέπει να έχουμε κατά νου ότι η τελική αντίδραση είναι ποιος θα υπαγορεύσει αυτόν τον υπολογισμό.

Όλα τα παρεχόμενα βήματα επεξεργάζονται με τέτοιο τρόπο ώστε να συμφωνούν πλήρως με την τελική αντίδραση. Για παράδειγμα, εάν έχουμε μια τελική αντίδραση:

Συνολική αντίδραση: X + Y → Z

Και η άσκηση παρέχει τα ακόλουθα βήματα:

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

Είναι σαφές ότι τα βήματα 2 και 3 δεν συμμορφώνονται με την τελική αντίδραση, καθώς στο 2, το Α βρίσκεται στο αντιδραστήριο και στο 3, το Υ βρίσκεται στο προϊόν. Σε αυτήν την περίπτωση, αυτά τα βήματα χρειάζονται «θεραπεία» για να συμμορφωθούν με την τελική ή παγκόσμια αντίδραση. Κατανοήστε τι είναι αυτή η "θεραπεία":

Δυνατότητες εργασίας με τα βήματα μιας αντίδρασης στο νόμο του Έσση

a) Αντιστρέψτε ολόκληρη την εξίσωση

Μια εξίσωση μπορεί να αντιστραφεί (τα αντιδραστήρια γίνονται προϊόντα και τα προϊόντα γίνονται αντιδραστήρια) προκειμένου να εξισορροπηθεί η θέση των συμμετεχόντων. Σε αυτήν την περίπτωση, η τιμή του? H θα έχει αναστρέψει το πρόσημά του.

Στο παρακάτω παράδειγμα, είναι προφανές ότι τα βήματα 2 και 3 πρέπει να αντιστραφούν:

Συνολική αντίδραση: X + Y → Z

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

β) Πολλαπλασιάστε την εξίσωση

Μια εξίσωση μπορεί να πολλαπλασιαστεί με οποιαδήποτε αριθμητική τιμή προκειμένου να εξισωθεί ο αριθμός των συμμετεχόντων. Σε αυτήν την περίπτωση, η τιμή του? H πρέπει να πολλαπλασιαστεί.

Στο παρακάτω παράδειγμα, είναι προφανές ότι το βήμα 2 πρέπει να πολλαπλασιαστεί επί 2 για να ισούται με τον αριθμό των συμμετεχόντων B και C σε σχέση με την παγκόσμια εξίσωση.

Συνολική αντίδραση: A + 2B → 2C

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

γ) Χωρίστε ολόκληρη την εξίσωση

Μια εξίσωση μπορεί να διαιρεθεί με οποιαδήποτε αριθμητική τιμή προκειμένου να εξισωθεί ο αριθμός των συμμετεχόντων. Σε αυτήν την περίπτωση, η τιμή του? H πρέπει επίσης να διαιρεθεί.

Στο παρακάτω παράδειγμα, είναι προφανές ότι το βήμα 2 πρέπει να διαιρεθεί με 2 για να ισούται με τον αριθμό των συμμετεχόντων F και C σε σχέση με την παγκόσμια εξίσωση.

Συνολική αντίδραση: W + F → 2C

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

Παράδειγμα εφαρμογής του νόμου του Έσση

Παράδειγμα: Η πλήρης αντίδραση καύσης (σχηματισμός διοξειδίου του άνθρακα και νερού) αερίου βουτανίου δίδεται από την ακόλουθη εξίσωση:

ΝΤΟ₄Η_{10 (ζ)} + 13 / 2O_{2 (ζ)} → 4CO_{2 (ζ)} + 5 ώρες₂Ο_(σολ)

Γνωρίζοντας αυτό το βουτάνιο, Γ₄Η₁₀, είναι το αέριο που υπάρχει σε μεγαλύτερη ποσότητα αερίου μαγειρέματος (LPG), καθορίζει την αξία της ενθαλπίας του, με αναφορά στα ακόλουθα δεδομένα για τυπικές ενθαλπίες σχηματισμού καθεμιάς από αυτές συστατικά:

ΝΤΟ_(μικρό) + 5 ώρες_{2 (ζ)} → 1C₄Η_{10 (ζ)}? H = -125 Kcal

ΝΤΟ_(μικρό) + Ο_{2 (ζ)} → CO_{2 (ζ)}? H = -394 Kcal

Η_{2 (ζ)} +1 / 2O_{2 (ζ)} → Η₂Ο_(σολ)? H = -242 Kcal

Ανάλυση:

1^Ο Βήμα: Το βήμα 1 πρέπει να αντιστραφεί καθώς, σύμφωνα με την παγκόσμια εξίσωση, η ουσία πρέπει να είναι αντιδραστική και όχι προϊόν. Με αυτό, το σημάδι της τιμής του? H αντιστρέφεται επίσης:

1C₄Η_{10 (ζ)} → 4C_(μικρό) + 5 ώρες_{2 (ζ)}? H = + 125 Kcal

2^Ο Βήμα: Το βήμα 2 πρέπει να διατηρηθεί, αλλά θα πρέπει να πολλαπλασιαστεί με τέσσερα, επειδή, σύμφωνα με την παγκόσμια εξίσωση, πρέπει να έχει 4 mol CO₂. Έτσι, η τιμή του? H πρέπει επίσης να πολλαπλασιαστεί επί 4:

(4x) ΝΤΟ_(μικρό) + Ο_{2 (ζ)} → CO_{2 (ζ)}? H = -394 Kcal

σύντομα:

4C_(μικρό) + 4 Ο_{2 (ζ)} → 4 CO_{2 (ζ)}? H = -1576 Kcal

3^Ο Βήμα: Το βήμα 3 πρέπει να διατηρηθεί, αλλά θα πρέπει να πολλαπλασιαστεί επί πέντε, επειδή, σύμφωνα με την παγκόσμια εξίσωση, πρέπει να έχει 5 mol H₂Ο. Έτσι, η τιμή του? H πρέπει επίσης να πολλαπλασιαστεί επί 5:

(5x) Η_{2 (ζ)} +1 / 2O_{2 (ζ)} → Η₂Ο_(σολ)? H = -242 Kcal

σύντομα:

5 ώρες_{2 (ζ)} + 5 / 2O_{2 (ζ)} → 5 ώρες₂Ο_(σολ ? H = -1210 Kcal

4^Ο Βήμα: Εκτελέστε διαγραφές:

Βήμα 1: 1C₄Η_{10 (ζ)} → 4C_(μικρό) + 5 ώρες_{2 (ζ)}? H = + 125 Kcal

Βήμα 2: 4C_(μικρό) + 4 Ο_{2 (ζ)} → 4 CO_{2 (ζ)}? H = -1576 Kcal

Βήμα 3: 5 ώρες_{2 (ζ)} + 5 / 2O_{2 (ζ)} → 5 ώρες₂Ο_(σολ ? H = -1210 Kcal

• πριν 5 ώρες₂ στο προϊόν του σταδίου 1 και στο αντιδραστήριο του σταδίου 3, επομένως, αποβάλλονται.

• Υπάρχουν 4 C στο προϊόν από το βήμα 1 και το αντιδραστήριο από το βήμα 2, οπότε απομακρύνονται.

Έτσι, τα βήματα παραμένουν ως εξής:

Βήμα 1: 1C₄Η_{10 (ζ)} → ? H = + 125 Kcal

Βήμα 2: + 4 Ο_{2 (ζ)} → 4 CO_{2 (ζ)}? H = -1576 Kcal

Βήμα 3: + 5 / 2O_{2 (ζ)} → 5 ώρες₂Ο_(σολ ? H = -1210 Kcal

Προσθέτοντας τα βήματα μετά τους αποκλεισμούς, διαπιστώνουμε ότι συμβαδίζουν με τη συνολική αντίδραση.

ΝΤΟ₄Η_{10 (ζ)} + 13 / 2O_{2 (ζ)} → 4CO_{2 (ζ)} + 5 ώρες₂Ο_(σολ)

5^Ο Βήμα: Προσθέστε τις τιμές του Ώρες των βημάτων για τον προσδιορισμό του Χ της παγκόσμιας αντίδρασης.

?Η =? Η₁ +? Χ₂ +? Χ₃

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

?Η = 125 - 1576 - 1210

?Η = 125 - 2786

?Η = - 661 Kcal

Από μένα. Diogo Lopes Dias

Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-hess.htm