LA Ley de Hess fue propuesto en 1840 por el médico y químico suizo Germain Henri Hess. Durante su trabajo sobre la energía en forma de calor en reacciones de neutralización en ácidoarena bases, concluyó que la suma de las energías en este tipo de reacción siempre fue constante.
Los estudios del científico suizo llevaron a la propuesta de la siguiente ley:
“La variación de entalpía involucrada en una reacción química, bajo ciertas condiciones experimentales, depende exclusivamente de la entalpía productos iniciales y finales, ya sea que la reacción se lleve a cabo directamente en un solo paso o indirectamente en una serie de etapas."
En general, el cálculo del? H de una reacción es independiente del número de pasos y del tipo de reacción y se realiza mediante la siguiente expresión:
?H = Hp-Hr
Cuando no podemos calcular el? H de una reacción química específica, podemos determinarlo por la suma de los? H de los pasos que componen esta reacción:
?H =? H1 +? H2 +? H3 + ...
Un ejemplo es la determinación de la energía involucrada en la transformación de carbono de grafito en carbono de diamante (C
(gramo) → C(D)). Para determinar la? H de este proceso, tenemos a nuestra disposición los siguientes pasos:C(gramo) + O2 (g) → CO2 (g)? H = -94 Kcal
CO2 (g) → C(D) + O2 (g)? H = +94,5 Kcal
Como hay compuestos que se repiten (CO2 es el2) en ambas ecuaciones, pero en áreas diferentes (reactivos o productos), se eliminan. Entonces, simplemente agregue los? Hs provistos, ya que tanto el O2 cuanto el CO2 están en lados opuestos de la ecuación:
?H =? H1 +? H2
?H = -94 + 94,5
?H = 0,5 Kcal
Fundamentos de la ley de Hess
cuando tenemos que calcular el cambio de entalpía de una reacción a partir de sus pasos y sus variaciones de entalpía, hay que tener en cuenta que la reacción final es quién dictará este cálculo.
Todos los pasos proporcionados se elaboran de tal manera que están completamente de acuerdo con la reacción final. Por ejemplo, si tenemos una reacción final:
Reacción general: X + Y → Z
Y el ejercicio proporciona los siguientes pasos:
Paso 1: X + D → W + E
Paso 2: Z + D → F + E
Paso 3: F → Y + W
Es claro que los pasos 2 y 3 no obedecen a la reacción final, ya que en 2, A está en el reactivo y en 3, Y está en el producto. En este caso, estos pasos necesitan un "tratamiento" para cumplir con la reacción final o global. Comprenda qué es este "tratamiento":
Posibilidades de trabajar con los pasos de una reacción en la Ley de Hess
a) Invierte toda la ecuación
Se puede invertir una ecuación (los reactivos se convierten en productos y los productos se convierten en reactivos) para que coincida con la posición de los participantes. En este caso, el valor de? H tendrá su signo invertido.
En el siguiente ejemplo, es evidente que los pasos 2 y 3 deben invertirse:
Reacción general: X + Y → Z
Paso 1: X + D → W + E
Paso 2: Z + D → F + E
Paso 3: F → Y + W
b) Multiplica la ecuación
Una ecuación se puede multiplicar por cualquier valor numérico para igualar el número de participantes. En ese caso, el valor de? H debe multiplicarse.
En el siguiente ejemplo, es evidente que el paso 2 debe multiplicarse por 2 para igualar el número de participantes B y C en relación con la ecuación global.
Reacción general: A + 2B → 2C
Paso 1: A + 2D → 2Z
Paso 2: Z + B → C + D
c) Divide la ecuación completa
Una ecuación se puede dividir por cualquier valor numérico para igualar el número de participantes. En este caso, el valor de? H también debe dividirse.
En el siguiente ejemplo, es evidente que el paso 2 debe dividirse por 2 para igualar el número de participantes F y C en relación con la ecuación global.
Reacción general: W + F → 2C
Paso 1: W + 2D → 2Z
Paso 2: 4Z + 2F → 4C + 4D
Ejemplo de aplicación de la ley de Hess
Ejemplo: La reacción de combustión completa (formación de dióxido de carbono y agua) del gas butano viene dada por la siguiente ecuación:
C4H10 (g) + 13 / 2O2 (g) → 4CO2 (g) + 5 horas2O(gramo)
Sabiendo que el butano, C4H10, es el gas presente en mayor cantidad en el gas de cocción (GLP), determine el valor de su entalpía, con referencia a los siguientes datos para las entalpías estándar de formación de cada uno de sus componentes:
C(s) + 5h2 (g) → 1C4H10 (g)? H = -125 Kcal
C(s) + O2 (g) → CO2 (g)? H = -394 Kcal
H2 (g) + 1 / 2O2 (g) → H2O(gramo)? H = -242 Kcal
Resolución:
1O Paso: El paso 1 debe invertirse porque, según la ecuación global, la sustancia debe ser reactante, no producto. Con esto, el signo del valor de? H también se invierte:
1C4H10 (g) → 4C(s) + 5h2 (g)? H = + 125 Kcal
2O Paso: Se debe mantener el paso 2, pero habrá que multiplicarlo por cuatro, porque, según la ecuación global, debe tener 4 mol de CO2. Por lo tanto, el valor de? H también debe multiplicarse por 4:
(4x) C(s) + O2 (g) → CO2 (g)? H = -394 Kcal
pronto:
4C(s) + 4 O2 (g) → 4 CO2 (g)? H = -1576 Kcal
3O Paso: Hay que mantener el paso 3, pero habrá que multiplicarlo por cinco, porque, según la ecuación global, debe tener 5 mol de H2O. Por lo tanto, el valor de? H también debe multiplicarse por 5:
(5 veces) H2 (g) + 1 / 2O2 (g) → H2O(gramo)? H = -242 Kcal
pronto:
5 horas2 (g) + 5 / 2O2 (g) → 5h2O(gramo ? H = -1210 Kcal
4O Paso: Realizar eliminaciones:
Paso 1: 1C4H10 (g) → 4C(s) + 5h2 (g)? H = + 125 Kcal
Paso 2: 4C(s) + 4 O2 (g) → 4 CO2 (g)? H = -1576 Kcal
Paso 3: 5 horas2 (g) + 5 / 2O2 (g) → 5h2O(gramo ? H = -1210 Kcal
hace 5 horas2 en el producto de la etapa 1 y en el reactivo de la etapa 3, por lo tanto, se eliminan;
Hay 4 C en el producto del paso 1 y el reactivo del paso 2, por lo que se eliminan.
Por lo tanto, los pasos siguen siendo los siguientes:
Paso 1: 1C4H10 (g) → ? H = + 125 Kcal
Paso 2: + 4 O2 (g) → 4 CO2 (g)? H = -1576 Kcal
Paso 3: + 5 / 2O2 (g) → 5h2O(gramo ? H = -1210 Kcal
Al agregar los pasos después de las eliminaciones, encontramos que están en línea con la reacción general.
C4H10 (g) + 13 / 2O2 (g) → 4CO2 (g) + 5 horas2O(gramo)
5O Paso: Suma los valores de ?horas de los pasos para determinar el ? H de la reacción global.
?H =? H1 +? H2 +? H3
?H = 125 + (-1576) + (-1210)
?H = 125 - 1576 - 1210
?H = 125 - 2786
?H = - 661 Kcal
Por mí. Diogo Lopes Dias
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-hess.htm